[發(fā)明專利]一種基于自重啟EKF的非平穩(wěn)SSO檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210372449.5
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114720804A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳熙;李青峰;陳曦;任必興;李強(qiáng);徐珂
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

本發(fā)明公開了一種基于自重啟EKF的非平穩(wěn)SSO檢測方法；屬于電力系統(tǒng)振蕩檢測領(lǐng)域。針對傳統(tǒng)卡爾曼濾波(KF)在信號頻率發(fā)生變化時難以跟蹤的缺點，設(shè)計了EKF的自重啟策略，引入殘差作為自重啟指標(biāo)，當(dāng)信號頻率發(fā)生變化使得殘差過大時，將EKF參數(shù)初始化并繼續(xù)對信號進(jìn)行檢測，以實現(xiàn)含噪聲非平穩(wěn)SSO信號的實時檢測。最后，通過仿真分析驗證了提出方法的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于自重啟EKF的非平穩(wěn)SSO檢測方法，屬于電力系統(tǒng)振 蕩檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新能源發(fā)電逐步進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段，風(fēng)力、光伏發(fā)電等新能源并網(wǎng)容量不 斷增加，各類電力電子裝置獲得大范圍應(yīng)用，與此同時SSO(非平穩(wěn)次同步振蕩) 也出現(xiàn)的愈發(fā)頻繁，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對SSO進(jìn)行檢測可以 及時發(fā)現(xiàn)SSO風(fēng)險，為SSO的防控提供數(shù)據(jù)支撐，對保障電網(wǎng)運(yùn)行安全具有重 大意義。

新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)SSO具有頻率、幅值時變的非平穩(wěn)特征，具體是當(dāng)SSO 發(fā)生時，電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況可能發(fā)生變化，此時SSO頻率也會產(chǎn)生變化，且 實際系統(tǒng)中SSO信號通常含有大量的噪聲，在線辨識困難。

目前常用的SSO檢測方法中，具有代表性的有離散傅里葉變換(DFT)、 Prony算法、ESPRIT算法等。DFT是用于SSO檢測最基本的方法，具有簡單快 速的優(yōu)點，但無法檢測非平穩(wěn)信號，同時柵欄效應(yīng)及頻譜泄漏也難以避免，增大 了SSO信號參數(shù)的估計誤差。Prony算法通過指數(shù)函數(shù)的線性組合，對擾動信號 數(shù)據(jù)進(jìn)行等間隔采樣的擬合，以獲得SSO參數(shù)，但對噪聲敏感，且無法處理非 平穩(wěn)信號。ESPRIT算法基于相關(guān)狀態(tài)矩陣特征分解的信號頻率進(jìn)行估計，由于 涉及到奇異值分解，計算速度慢，不適用于在線檢測，同時與Prony一樣，該方 法也無法處理非平穩(wěn)信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于自重啟EKF的非平穩(wěn)SSO檢測方法，在環(huán)境 噪聲干擾下準(zhǔn)確檢測出系統(tǒng)中發(fā)生的非平穩(wěn)SSO信息。

所述的方法包括以下步驟：

一種基于自重啟EKF的非平穩(wěn)SSO檢測方法，包括以下步驟：

對預(yù)處理后的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入至四狀態(tài)EKF，獲取當(dāng)前時刻先驗估計擬 合SSO，獲取當(dāng)前時刻當(dāng)前數(shù)據(jù)的擬合SSO結(jié)果，并建立記殘差v_KF(k)；

建立記殘差v_KF(k)為：

其中，k為離散時間變量；z(k)是經(jīng)過預(yù)處理后的信號數(shù)據(jù)；是利 用k時刻的先驗估計擬合SSO的結(jié)果；

記殘差v_KF(k)大于或者等于自重啟閾值，對EKF參數(shù)重新初始化，對預(yù)處理 后的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行重新輸入至初始化后的EKF中，獲取當(dāng)前時刻當(dāng)前數(shù)據(jù)的擬 合SSO結(jié)果；

記殘差v_KF(k)小于自重啟閾值，輸出當(dāng)前時刻當(dāng)前數(shù)據(jù)的擬合SSO結(jié)果。

進(jìn)一步地，記殘差v_KF(k)替換為殘差比。

進(jìn)一步地，殘差比的獲取包括：

對v_KF(k)進(jìn)行滑窗處理得到式(2)所示：

其中，m為窗長，如果1≤km，則m被k替代；

類比式(2)來獲取式(3)：

其中，

殘差比如(4)所示：

其中，v ratio為殘差比；r_v為自重啟閾值；