[發(fā)明專利]用于電力系統(tǒng)的低頻段多正弦信號(hào)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910002124.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109726490B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊勃;曾繁宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開(kāi)了用于電力系統(tǒng)的低頻段多正弦信號(hào)設(shè)計(jì)方法，包括下述步驟：確定低頻段多正弦信號(hào)x(t)的各諧波分量幅值、分量頻率及采樣長(zhǎng)度；定義低頻段多正弦信號(hào)x(t)的波峰因子，將波峰因子最小化問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化為：逐漸增大l_p范數(shù)的p值，求解諧波相位組成的列向量Q_p，使低頻段多正弦信號(hào)x(t)的l_p范數(shù)最小；最后利用高斯牛頓法聯(lián)合萊文貝格?馬夸特算法求解列向量Q_p及低頻段多正弦信號(hào)x(t)。本發(fā)明方法設(shè)計(jì)得到的輸入信號(hào)，同時(shí)滿足時(shí)域波形幅值限制要求和頻域能量集中要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)辨識(shí)和信號(hào)處理的交叉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于電力系統(tǒng)的低頻段多正弦信號(hào)設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)背景

隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)在0.1至2.5赫茲頻段范圍內(nèi)的低頻振蕩問(wèn)題突出，需要通過(guò)安裝電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器加以解決。電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器設(shè)計(jì)依賴電力系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，在實(shí)際電力系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中需要首先解決狀態(tài)空間模型辨識(shí)問(wèn)題。為了保障辨識(shí)過(guò)程中電力系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)際工程通常采用小幅擾動(dòng)信號(hào)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行激勵(lì)，然后采集電力系統(tǒng)激勵(lì)輸入與響應(yīng)輸出信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)算法進(jìn)行相應(yīng)的線性化模型辨識(shí)。此時(shí)，作為辨識(shí)工作的源頭，采用的小幅擾動(dòng)信號(hào)就成為決定電力系統(tǒng)狀態(tài)空間模型辨識(shí)成功與否的關(guān)鍵因素。

目前，實(shí)際工程采用的小幅擾動(dòng)信號(hào)有經(jīng)過(guò)低通濾波器的白噪聲信號(hào)和有限頻帶的偽隨機(jī)信號(hào)。兩類信號(hào)在低頻振蕩關(guān)心的0.1至2.5赫茲頻段內(nèi)能量較大，但是在該關(guān)心頻段以外存在一定的能量，導(dǎo)致對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)空間模型辨識(shí)時(shí)，輸入信號(hào)能量不夠集中，系統(tǒng)輸出響應(yīng)信號(hào)的信噪比降低，從而影響了電力系統(tǒng)狀態(tài)空間模型辨識(shí)的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供用于電力系統(tǒng)的低頻段多正弦信號(hào)設(shè)計(jì)方法，從而使設(shè)計(jì)得到的輸入信號(hào)，既滿足電力系統(tǒng)狀態(tài)空間模型辨識(shí)的時(shí)域波形幅值限制要求，又滿足其頻域能量集中要求。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

用于電力系統(tǒng)的低頻段多正弦信號(hào)設(shè)計(jì)方法，包括下述步驟：

初始化參數(shù)：

S1、確定低頻段多正弦信號(hào)x(t)的總采樣次數(shù)為N,則x(t)的各采樣點(diǎn)依次表示為x(t₀)，x(t₁)…，x(t_N-1)；

S2、根據(jù)低頻段多正弦信號(hào)x(t)的時(shí)域表達(dá)式為：確定低頻段多正弦信號(hào)x(t)的各諧波分量幅值a_u和各諧波分量頻率ω_u，其中u＝1，2…，N_u，N_u≤N/2，N_u為正弦諧波頻率分量的個(gè)數(shù)；

設(shè)計(jì)低頻段多正弦信號(hào)x(t)的問(wèn)題描述及轉(zhuǎn)化：

S3、定義低頻段多正弦信號(hào)x(t)的離散l_p范數(shù)為離散l_∞范數(shù)為其中x_n＝x(t_n)，n＝0，1…，N-1；p取值為正整數(shù)；則低頻段多正弦信號(hào)x(t)的波峰因子C_r可表示為：l₂(x_n)表示低頻段多正弦信號(hào)x(t)的l₂范數(shù)；

S4、令低頻段多正弦信號(hào)x(t)的第一個(gè)諧波相位將其余諧波相位用一個(gè)N_p×1維的列向量Q表示，其中N_p＝N_u-1；u＝2，3…，N_u；由于x(t)的l₂范數(shù)與諧波相位無(wú)關(guān)，則低頻段多正弦信號(hào)的波峰因子C_r的最小化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：求解諧波相位組成的列向量Q，使x(t)的峰值l_∞(x(Q,t))最小；