【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统调度领域，具体涉及一种小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法及系统。
技术介绍
1、在稳态条件下，电力系统必须遵守一些基本要求，例如，供应必须等于需求加上网损；电压大小必须保持接近额定的量值：以及输电线路不得超载等。有关这一切，潮流分析是一个重要的工具。因为它提供了在三相平衡稳定的状态下，每个总线的电压和相角，以及每条支路的静注入有功和无功潮流。求解潮流的问题通常是通过牛顿-拉弗逊迭代算法，同时通过一组非线性方程求解同等数量的未知数。该算法在每次迭代中考虑潮流雅可比矩阵的线性化问题。
2、对于实时安全分析，电力系统运行人员通过对所有故障求解潮流方程来确定该系统是否将满足电力系统的安全标准。除此之外，电力系统安全分析的其他计算都要用到雅可比矩阵的准确估值。这需要用到最新和最准确的网络拓扑结构和相应的参数。但是，数学模型使用的很可能是不准确的错误数据。这可能是由于错误的过时的记录，或者由于从远程监测到的有错的数据，或者由于不可预见的设备故障造成的。电力系统传统的基于数学模型计算潮流的安全分析方法依赖于最新的精确的电网拓扑结构和相应的参数，而这些参数特别是在扰动或故障后无法及时得到，从而使得其静态和暂态分析的结果出现大的误差甚至无法使用。
3、同步相位测量设备(pmu)以很高的速度(一般每秒50次)在不同的位置对不同的设备同步测量功率、相位、电压、电流和频率，是一种能紧密追随系统操作点状态和拓扑结构变化的电力系统监控工具。现有的基于pmu实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法是利用最小
4、1)pmu实测数据的噪音模型多为脉冲噪音并拖着一个震荡的尾巴。最小二乘法不适用于这样的噪音类型。
5、2)因为电力系统负荷的变化是低频的，经验值是不高于2赫兹，而主要的噪音频率高于10赫兹。pmu测量数据的取样频率是50赫兹，计算雅可比矩阵的增量数据是δp(k)∶＝δp(kδt)-δp((k-1)δt。这样的增量数据方法正好去除了缓慢变化的负荷增量，而加强了在高频率段变化的噪音增量，使得其用于计算雅可比矩阵而获取的增量数据的噪音淹没了正常的负荷增量。而最小二乘法无法消除这种增强了的噪音。
6、可见，现有利用最小二乘法去除脉冲噪音的效果不佳，同时对噪音淹没正常信号场景下去除噪音更是无能为力，所计算的雅可比矩阵会严重失真，难于付诸实际应用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，该方法基于离散小波变换(dwt)去噪重构后的pmu实测数据进行计算，能够不依赖于电力系统物理参数的改变而快速准确地计算电力系统进行安全分析时所需要使用的雅可比矩阵，以此为基础分析预测线路是否过载越限，确保电网的安全运行。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，该方法是基于以下步骤实现的：
4、s1.获取电力系统电网拓扑数据；
5、s2.获取某个时间段每个时刻电网上pmu实测数据；
6、s3.对pmu实测数据进行离散小波变换，并去噪重构；
7、s4.根据去噪重构后的pmu实测数据，建立母线静注入有功和无功功率、母线相位和电压增量矩阵；
8、s5.根据所述有功和无功功率、母线相位和电压增量矩阵计算电力系统雅可比矩阵。
9、其中，步骤s1中电力系统电网拓扑数据包括n+1个母线、f个支路以及相应的拓扑关联矩阵；其中第n+1母线是参考母线，其电压固定；并用n＝{1，…，n}标识非参考母线的集合，n′标识集合n中非电压控制母线的子集合，n′包括n′个母线；每个在n的母线i上的净注入有功功率和相位分别标识为pi和θi；每个在n’的母线i上的净注入无功功率和电压分别标识为qi和vi。
10、步骤s2中某个时间段起始0时刻和其后每个时刻kδt电网上pmu实测数据包括母线功率、相位和电压数据；其中δt＝1/50秒，也即取样频率为50赫兹；其中k＝1,…,m，m是2/δt＝100的整倍数且m>n+n′；
11、获取的pmu实测数据中，在t＝0时刻，母线i∈n的静注入有功功率和相位分别标识为pi(0)和θi(0)；所述母线i∈n′的静注入无功功率和电压分别标识为qi(0)和vi(0)；在kδt时刻，静注入有功和无功功率分别标识为pi(kδt)和qi(kδt)，相位和电压分别标识为θi(kδt)和vi(kδt)。
12、步骤s3具体包括以下步骤：
13、s3-1.对净注入有功功率pi和相位θi，以及净注入无功功率qi和电压vi分别进行离散小波变换，得到相应的离散小波变换分量组合f(pi)和f(θi)，i∈n，以及f(qi)和f(vi)，i∈n′；其中，每个分量组合包含s个分量；
14、s3-2.进行离散小波变换(dwt)去噪重构；电力系统负荷变化频率低，集中在2赫兹以下；而噪音频率高，集中在10赫兹以上，以2赫兹作为阈值对pmu实测数据进行离散小波变换去噪重构，计算每个分量的频率，并基于阈值对包含目标频率的分量进行频率阈值去噪；也即，对频率大于阈值的离散小波变换分量置零，保持频率小于或等于阈值的离散小波变换分量不变，然后重构经过处理的分量即为去噪后的信号，则离散小波变换分量组合f(pi)和f(θi)以及f(qi)和f(vi)去噪重构后的对应离散信号分别标识为和
15、对k＝0，1，…，m不同取值，其和对应的取样值分别为和以及和
16、步骤s4具体包括有：
17、对k＝1，…，m，其对应kδt时刻的母线静注入有功和无功功率增量分别为：
18、
19、
20、相位和电压增量分别为：
21、
22、
23、其中，标识和为m维矢量，其第k个分量分别为是和标识为m×n矩阵，第i个列矢量是标识为为m×n′矩阵，第i个列矢量是标识π是一个m×(n+n′)矩阵。
24、步骤s5具体包括有：
25、用标识雅可比矩阵的元素，即
26、其中，ψi和γi标识n维矢量，其第j个分量分别是和φi和λi标识n′维矢量，其第j个分量分别是和
27、用上标t表示转置矩阵，用ψ、φ、γ、λ标识雅可比矩阵的四个子矩阵，即
28、
29、其中，ψ是一个n×n子矩阵，其第i行矢量是φ是一个n×n′子矩阵，其第i行矢量是γ是一个n′×n子矩阵，其第i行矢量是λ是一个n′×n′子矩阵，其第i行矢量是计算雅可比矩阵的四个子矩阵的行矢量，则有：
30、
31、
32、其中，标识π是一个m×(n+n′)矩阵。
33、相应的，上述小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法是基于小波变换实测数据计算电力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：该方法是基于以下步骤实现的：
2.根据权利要求1所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤S1中电力系统电网拓扑数据包括n+1个母线、f个支路以及相应的拓扑关联矩阵；其中第n+1母线是参考母线，其电压固定；并用N＝{1，…，n}标识非参考母线的集合，N标识集合N中非电压控制母线的子集合，N包括n′个母线；每个在N的母线i上的净注入有功功率和相位分别标识为Pi和θi；每个在N’的母线i上的净注入无功功率和电压分别标识为Qi和Vi。
3.根据权利要求2所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤S2中某个时间段起始0时刻和其后每个时刻kΔt电网上PMU实测数据包括母线功率、相位和电压数据；其中Δt＝1/50秒，也即取样频率为50赫兹；其中k＝1，...，m，m是2/Δt＝100的整倍数且m＞n+n′；
4.根据权利要求3所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：
5.根据权利
6.根据权利要求5所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤S5具体包括有：
7.根据权利要求6所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法是基于小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的系统实现的，其特征在于：该系统包括：数据采集模块、离散小波变换与去噪重构模块、矩阵生成模块和计算模块；
...【技术特征摘要】
1.一种小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：该方法是基于以下步骤实现的：
2.根据权利要求1所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤s1中电力系统电网拓扑数据包括n+1个母线、f个支路以及相应的拓扑关联矩阵；其中第n+1母线是参考母线，其电压固定；并用n＝{1，…，n}标识非参考母线的集合，n标识集合n中非电压控制母线的子集合，n包括n′个母线；每个在n的母线i上的净注入有功功率和相位分别标识为pi和θi；每个在n’的母线i上的净注入无功功率和电压分别标识为qi和vi。
3.根据权利要求2所述的小波变换实测数据计算电力系统雅可比矩阵的方法，其特征在于：步骤s2中某个时间段起始0时刻和其后每个时刻kδt电网上pmu实测数据包括母线功率、...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏景元，郑国民，姜源，刘高志，朱新龙，
申请(专利权)人：北京链合能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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