[發明專利]基于寬線性最小方差無失真響應的非平衡電力系統頻率估計方法

有效

• 申請號: 201710307246.7
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107247820B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 夏亦犁;陳翔宇;王開;裴文江
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于寬線性最小方差無失真響應的非平衡電力系統頻率估計方法，包括如下步驟：(1)建立三相電力系統的復電壓信號；(2)建立非平衡電力系統電壓信號的WL?MVDR譜；(3)求解使代價函數最小的角頻率為系統角頻率的估計值進而計算出系統頻率的估計值。該方法充分利用了三項電壓完整的二階信息，增強了頻率估計的魯棒性，更適用于非平衡系統。

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，具體涉及一種非平衡電力系統頻率估計方法。

背景技術

在電力系統中，常用的頻率估計采用基于相位的方法，但此類方法不適用于發生大幅度的頻率震蕩的情況。

實際電力系統中由于存在諧波干擾、噪聲和非平衡電壓等無法預料的情況，在這些情況下對電力系統的頻率進行快速而又準確的估計具有很大的實用意義。

由于標準單相技術的局限性，特別是當所選相遭受電壓下降或瞬變時會嚴重影響頻率估計的準確性。考慮線間電壓時，由于在三相系統中存在六個不同的單相電壓，難以選擇最具代表性的單相信號來充分描述系統頻率。

比較好的解決方案是設計一個同時考慮所有三相電壓的框架，當任何相位遭受驟降，瞬變或諧波時可以對增強的魯棒性作出統一估計。為此，Clarke變換根據所有三相電壓提供的信息構建了復信號，此變換使經典單相方法具有增強的魯棒性，并且在復域中開發了許多已被證明比在真實域中的相應方法更可靠的解決方案。這些解決方案包括使用鎖相環(PLL)、最小二乘法、卡爾曼濾波和基于解調的方法。但是，在非平衡系統中這些解決方案往往不能滿足實際需求。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明公開了一種基于寬線性最小方差無失真響應的非平衡電力系統頻率估計方法，該方法更適用于非平衡系統。

技術方案：一種基于寬線性最小方差無失真響應的非平衡電力系統頻率估計方法，包括如下步驟：

步驟1、建立三相電力系統的復電壓信號：

其中V_a、V_b、V_c分別為三相電壓信號的峰值電壓，△T為采樣間隔，等于1/f_s，f_s為采樣頻率，φ為初始相位，Ω＝2πf₀為電壓信號的角頻率，f₀為系統頻率；

步驟2、建立非平衡電力系統電壓信號的WL-MVDR譜：

其中f＝[1，0]^T，v_aug(k)＝[v^T(k)，v^H(k)]^T為復電壓信號v(k)的增廣向量，為復電壓信號v(k)的增廣協方差矩陣，其中R為協方差矩陣，C 為偽協方差矩陣，對求逆得到矩陣G和D，s 為激勵矢量，s＝[1，e^-jω，...，e^-j(K-1)ω]^T，K為協方差矩陣R的維數；

符號T表示向量或矩陣的轉置；H表示矩陣的共軛轉置；符號*表示矩陣的伴隨矩陣；符號-1表示矩陣的逆矩陣；

步驟3、求解使代價函數最小的角頻率為系統角頻率的估計值

所述代價函數J(k)為：

系統頻率的估計值為：其中f_s為采樣頻率。

優選地，步驟3中采用自適應算法計算系統角頻率的估計值步驟如下：

(2.1)確定迭代初始值ω(0)，構建角頻率ω更新模型：