[發明專利]一種基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法

有效

• 申請號: 202010153140.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111505379B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 趙金利;葉羽轉;王成山;李鵬;劉喆林;于浩;孔祥玉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;H03M7/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法，包括：根據配電網同步相量量測裝置的應用場景，設置如下壓縮參數；獲取多個同步相量量測裝置的同類型電氣量量測數據，構建量測數據列向量；構建同步相量量測裝置的量測數據矩陣，進行標準化處理；獲取標準量測數據矩陣的需要保留的數值最大的奇異值，得到各自的分塊子矩陣；得到重構數據矩陣；計算壓縮比和重構誤差，執行誤差需求判斷；發送子矩陣。本發明算法本身簡單，可同時壓縮多個同步相量量測裝置的同類型電氣量量測數據；不斷優化需要保留的奇異值數量，在滿足誤差需求情況下最大限度地壓縮量測數據，故算法具備平衡壓縮性能與重構誤差的潛能。

技術領域

本發明涉及一種智能配電系統的同步相量量測數據壓縮方法。特別是涉及一種基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法。

背景技術

同步相量量測裝置(Phasor Measurement Unit,PMU)可實現對電壓相量、電流相量、功率和系統頻率等電氣量的高精度同步測量，目前，以同步相量量測技術為核心的廣域測量系統(Wide Area Measurement System,WAMS)已在輸電系統的運行監控、保護與控制中得到成功應用。

近年來，PMU在智能配電系統中的應用越來越廣泛，在電網的安全運行中發揮重要作用，涉及的領域包括狀態估計、故障定位、參數辨識和分布式電源控制等。一方面，PMU高采樣頻率將產生海量的量測數據，如果這些海量數據由通信網絡實時上傳至電網控制中心，則通信網絡將不可避免地承受繁重的數據傳輸負擔，由此帶來的通信延遲或通信堵塞可能威脅到電網的安全穩定運行；另一方面，隨著光伏、風機等分布式電源的廣泛接入，配電網系統的復雜度和不可觀性不斷凸顯，對PMU裝置的需求也隨之增加，未來PMU在智能配電系統中的安裝數量將遠多于輸電系統的安裝數量。故對智能配電系統中PMU的量測數據進行有效的壓縮處理具有重要的科學和工程應用價值。

然而，當前對智能配電系統中PMU量測數據壓縮方法的研究較少，考慮到配電系統作為電力系統中最靠近用戶的一環，其運行控制水平直接關系到用戶的用電質量，故適用于智能配電網的數據壓縮技術應具有以下特性：1)在數據發送終端(即量測終端)獲得較高的壓縮比，以大大減少通信系統傳輸的數據量；2)壓縮算法應該盡可能多的保留原始數據中有價值的信息；3)在數據接收終端獲得較低的重構誤差，以保證數據分析的準確度和高級應用的順利開展。奇異值分解技術在圖像處理與壓縮、降聲減噪、統計學等領域應用廣泛，然而，在電力系統PMU量測數據的壓縮上還未有應用，故急需一種基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種具備平衡壓縮性能與重構誤差潛能的基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于奇異值分解的配電網同步相量量測數據壓縮方法，包括如下步驟：

1)根據配電網同步相量量測裝置的應用場景，設置如下壓縮參數：M個同步相量量測裝置的同類型電氣量量測數據的期望的重構誤差界ε^Exp，同步相量量測裝置采樣間隔Δt，量測初始時刻t＝0，量測時間序列索引j＝1，數據量測持續時間T；

2)獲取t時刻M個同步相量量測裝置的同類型電氣量量測數據，構建量測數據列向量

x(j)＝[x_1,j,x_2,j,…x_i,j,…,x_M,j]^T，t＝t+Δt，j＝j+1

其中，x_i,j表示第i個同步相量量測裝置在時間序列j時的量測數據；

3)如果t≤T，返回步驟2)；否則，進入步驟4)；