[發明專利]一種改進動態諧波估計方法和系統

在審

• 申請號: 201911045986.3
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110907702A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 李運碩;段祥駿;馮德志;呂廣憲;劉軍;陸一鳴;許媛媛;劉鵬;杜建;王立巖
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種改進動態諧波估計方法，其特征在于，包括：

采集電網各支路或母線的同步相量測量裝置的諧波電壓；

將所述諧波電壓帶入預先建立的非線性狀態方程與量測方程模型；

采用改進Sage-Husa平方根無跡卡爾曼濾波算法，根據所述非線性狀態方程與量測方程模型，對待估測支路進行諧波電流估計計算，得到待估測支路諧波電流的估算值；

其中，所述改進Sage-Husa平方根無跡卡爾曼濾波算法包括：基于量測更新和遺忘因子，對所述非線性狀態方程與量測方程模型進行狀態更新。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非線性狀態方程與量測方程模型如下式所示：

其中，下標k表示下一采樣時刻，下標k-1表示當前采樣時刻；X_k表示下一采樣時刻的諧波電流的估算值，X_k-1表示表示當前采樣時刻的諧波電流的估算值，U_k表示下一采樣時刻的諧波電壓，F為系統狀態函數，H為系統觀測函數，A_k表示下一采樣時刻的系統矩陣，B_k表示下一采樣時刻的控制矩陣，C_k表示下一采樣時刻的觀測矩陣，D_k表示下一采樣時刻的直接轉遞矩陣，W_k表示下一采樣時刻的系統過程噪聲，V_k表示下一采樣時刻的系統觀測噪聲，Z_k表示下一采樣時刻的諧波電壓觀測值。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用改進Sage-Husa平方根無跡卡爾曼濾波算法，根據所述非線性狀態方程與量測方程模型，對預設待估測支路進行諧波電流估計計算，得到待估測支路諧波電流的估算值，包括：

基于所述非線性狀態方程與量測方程模型，采用無跡卡爾曼濾波算法進行時間更新；所述非線性狀態方程與量測方程模型中的量測量序列的初始值由初次采樣時刻采集的諧波電壓初始化得到；

基于時間更新的結果和Sage-Husa方法對所述非線性狀態方程與量測方程模型進行量測更新；

基于量測更新的結果和預設遺忘因子，對所述非線性狀態方程與量測方程模型進行狀態更新，得到諧波電流的估算值。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，初始化非線性狀態方程與量測方程模型中量測量序列的初始值，如下式所示：

其中，下標0表示的初始采樣時刻，X₀表示諧波電流的初值，Q₀表示初始采樣時刻系統過程噪聲的協方差向量，R₀表示初始采樣時刻系統觀測噪聲的協方差向量，為Q₀的平方根，為R₀的平方根，是X₀的數學期望；E表示求取數學期望，Chol函數為矩陣Cholesky因子分解函數，S₀是和X₀的協方差；

所述諧波電流的初值X₀與所述諧波電壓的關系式如下：

Z₀＝H[X₀,U₀]＝C₀X₀+D₀U₀+V₀

其中，Z₀表示初始采樣時刻經過量測變換后的諧波電壓，U₀表示初始采樣時刻的諧波電壓，V₀表示初始采樣時刻的系統觀測噪聲，H為觀測函數，C為觀測矩陣，D為直接轉遞矩陣。

5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述非線性狀態方程與量測方程模型，采用無跡卡爾曼濾波算法進行時間更新，包括：

對初始化后的所述非線性狀態方程與量測方程模型中的諧波電流進行無跡變換，得到包含Sigma點集的Sigma矩陣；

根據所述非線性狀態方程對所述Sigma矩陣進行非線性變換，并利用系統過程噪聲的協方差的平方根參與無跡卡爾曼濾波算法進行遞推運算，對所述諧波電流與諧波電流協方差進行預測。