(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211178844.6 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 国网湖南省电力有限公司 地址 410004 湖南省长 沙市新韶东路398号 申请人 国网湖南省电力有限公司供电服 务 中心 （计量中心） 　 国家电网有限公司 (72)发明人 熊德智　肖宇　温和　柳青　 姚依林　周志飞　陈浩　申丽曼　 马叶钦　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 专利代理师 廖元宝 (51)Int.Cl. G01R 25/00(2006.01)G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 基于泰勒矩阵束的动态相量测量方法及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于泰勒矩阵束的动态 相量测量方法及系统， 此方法包括步骤： S1、 将泰 勒矩阵束的采样序列 构造Hankel矩阵， 对Hankel 矩阵进行奇异值分解处理， 得到奇异值分解结 果， 利用奇异值序列得到电网信号中的有效频率 成份数； S2、 根据奇异值分解结果和有效频率成 份数构建矩阵束， 求解矩阵束的特征值后， 得到 各信号成份的粗估计频率值； S3、 利用粗估计频 率值构建基于二阶泰勒动态相量模型的多频系 统矩阵， 并用最小二乘法估计出二阶动态相量系 数， 进而计算电网信号同步相量参数。 本发明具 有测量快速准确等优点。 权利要求书4页 说明书10页 附图1页 CN 115542000 A 2022.12.30 CN 115542000 A 1.基于泰勒矩阵束的动态相量测量方法， 其特 征在于， 包括 步骤： S1、 将泰勒矩阵束的采样序列构造Hankel矩阵， 对Hankel矩阵进行奇异值分解处理， 得 到奇异值分解结果， 利用奇异值序列得到电网信号中的有效频率成份数； S2、 根据奇异值分解结果和有效频率成份数构建矩阵束， 求解矩阵束的特征值后， 得到 各信号成份的粗估计频率 值； S3、 利用粗估计频率值构建基于二阶泰勒动态相量模型的多频系统矩阵， 并用最小二 乘法估计出二阶动态相量系数， 进 而计算电网信号同步相量 参数。 2.根据权利要求1所述的基于泰勒矩阵束的动态相量测量方法， 其特征在于， 在步骤S3 中， 二阶泰勒动态相量模型为： 根据电力系统同步相量标准可知， 在不含噪声干扰的理想环境下的配电网电压波形可 用如下模型表示： 式(1)中， A， φ1和f1分别电压波形的幅值、 初相位和基波频率； 由于负荷动态变化和噪 声干扰因素存在， 实际电力系统中电压波形 的幅值和频率会动态变化， 考虑时变幅值和频 率的电压波形动态模型 可表示为： 式(2)中， 令P(t)＝A(t)ejφ(t),易知P(t)能够表征电压幅值和频率随时间变化的特征， 被称为动态相量； 基于动态相量的时变特性， 将P(t)用二阶泰勒多 项式表示 为 P(t)＝p0+p1t+p2t2 (3) 式(3)中， 系数p0、 p1和p2分别为动态相量P(t)的零阶导数、 一阶导数和二阶导数； 将式(3)代入式(2)中整理可 得： 式(4)中，“*”代表共轭运算符； 在实际电网中， 电压 /电流信号中还有基波成份以外谐波与间谐波成份； 式(4)的信号模型只考虑电网中的基波成份， 无法精确表征含有谐波和间谐波分量的 电网信号； 因此将式(4)扩展为多频动态相量模型为 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115542000 A 2式(5)中， M代表电网信 号中的频率成份数， Ph(t)是第h个频率分量对应的动态相量， 亦 称动态谐波(或间谐波)相量； 假设以采样频率fs对电网电压x(t)进行离 散采样， 则离 散化后得到的N 点采样序列为： G＝(N‑1)/2)且k ＝‑G,…,G. 式(6)中， T＝1/fs且 对于采样序列中的N个采样点， 由式(6)可以得到N个线 性方程： X＝GMpall (7) 式(7)中， X为采样序列， pall＝[p1,…,ph,…,pM]T由所有频率成份fh对应动态相量的二 阶泰勒多项式系数组成且ph＝1/2[ph(0),ph(1),ph(2),ph*(0),ph*(1),ph*(2)]； 系统矩阵GM＝ [B1,…,Bh,…,BM]且 其中Eh是N×N对角矩阵， 元素为 Π2 是N×3矩阵， 下 标2代表二阶泰勒动态相量， 其表达式为 因为求解动态相量就是求解系数向量pall； 因为X已知， 若是已知GM， 系数向量pall可用最 小二乘法求出： pall＝(GMHGM)‑1GMHX (9) 式(9)中，“H”是埃尔米特复共 轭转置运 算符， 若已知Z， 则能求出系数向量。 3.根据权利要求2所述的基于泰勒矩阵束的动态相量测量方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 数值计算理论中的矩阵束定义 为： f(t, λ )＝g(t)+λh(t) (10) 式(10)中， f(t, λ )是函数g(t)和h(t)的束函数， 包含了输入信号的极点特征， 信号极点 就是Z＝ej2πfT； λ是约束参数， 为了保证约束生效， g(t)与h(t)不能是正比例关系； 对于实际 电网信号， 将噪声、 谐波和间谐波看作无效干扰信息， 只关注基波频率成份， 建立如下信号 模型： 式(11)中， k代表序列索引， y(kT)， x(kT)和n(kT)分别代表采样序列， 理想信号序列和 干扰序列。 4.根据权利要求3所述的基于泰勒矩阵束的动态相量测量方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 使用采样序列中的连续 N点构造(N ‑L)×(L+1)型Han kel矩阵如下 所示：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115542000 A 3