1.一种新型电力系统广域控制信号的预测补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)、相量量测单元PMU采集复杂通信场景中的广域控制信号,然后每间隔Δt向控制器发送带有时标的广域控制信号,控制器接收端接收广域控制信号并按照时标的顺序储存在队列中;
(2)、若控制器接收端接收到新的广域控制信号,则更新步骤(1)中的队列;若无新的广域控制信号输入且尚未超过最大时延,则判定发生丢包,然后通过等维新息递补的方法对广域控制信号进行预测补偿,使步骤(1)的队列中始终含有最新的广域控制信号;若超过最大时延,则算法停止;
(3)、使用多尺度的奇异谱分析对队列中的广域控制信号进行分解与重构;
(3.1)、使用完整集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)将从PMU端获得的量测信号序列s(n)分解为不同时间尺度的分量;
(3.1.1)、定义Ek(·)为使用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法得到第k个IMF分量的算子;si(n)为第i次添加噪声后的广域控制信号序列,si(n)=s(n)+εkvi'(n),其中:εk为第k个信噪比,vi(n)表示第i次添加的白噪声序列,i=1,2,…,I,I表示实验次数,;
(3.1.2)、使用EMD算法分解所有si(n),对所有分量求和后平均得到CEEMDAN的第一个模态分量 和第一余项(3.1.3)、对r1(n)+ε1E1[vi(n)]进行1次EMD分解,对每次分解得到的IMF1分量进行求和平均,得到CEEMDAN的第二个模态分量 即:(3.1.4)、同理,得到CEEMDAN的第k个模态分量对应的第k个余项可表示为:
rk(n)=rk-1-IMFk(n)
(3.1.5)、对第k个余项rk(n)继续进行分解,当分解到第m次后,余项rm(n)不能继续分解,此时余项rm(n)的极值点小于2,则将广域控制信号序列s(n)经CEEMDAN分解后表示为:(3.2)、对CEEMDAN分解所得的模态分量 进行混沌分析;
(3.2.1)、使用C-C法求得模态分量 的相空间重构参数,并进行相空间重构;
(3.2.1.1)、把模态分量 分解成长度为int(N/t)的t个子序列,int表示取整函数,t为自然数;分解过程如下式:
(3.2.1.2)、计算分解所得所有子序列的统计量X(d,N,r,τw)为:其中,d为相空间重构维数,τw为嵌入窗宽,Cl是第l个子序列的关联积分,定义为:其中,λ≠j,θ(·)为Heaviside单位函数,P(λ)代表相空间重构后的第λ维分量;
(3.2.1.3)、定义差量ΔX(m,N,t)=max[X(m,N,r,t)]-min[X(m,N,r,t)];
设重构半径r的取值范围为[σ/2,2σ],σ为子序列的均方差;d的取值范围为2~5;根据统计学的原理,由以下经验方程计算Xcor(t);
其中, 为所有子序列的统计量X(d,N,r,τw)的均值,Xcor(t)的最小值对应嵌入窗宽τw;
(3.2.1.4)、对模态分量 进行相空间重构得:(3.2.2)、使用wolf算法计算分量 的最大李亚普诺夫系数;
(3.2.2.1)、取初始点为 其与最近临点 的距离为L0,随后,将这两点按时间顺序进行演化,直到t1时刻,两点间演化后的距离为:其中,ε为设定值;
(3.2.2.2)、保留 并在 的附近找最近临点 两点间的距离记为L1,然后继续对这两点按时间顺序进行演化,直到t1时刻,两点间演化后的距离记为 然后以此类推,直到两点间演化后的距离小于ε,则演化迭代停止,并计算最大李雅普诺夫系数其中,M表示演化迭代总次数;
(3.2.3)、采用最大李雅普诺夫系数 来确定系统的混沌程度;
当 时,系统具有稳定不动点;
当 时,系统存在分岔点或周期解;
当 时,系统具有混沌特性;
根据最大李雅普诺夫系数 将所有IMF分量拆分为混沌IMF分量和非混沌IMF分量,从而将广域控制信号序列s(n)分解为:其中, 表示混沌IMF分量,即 表示非混沌IMF分量,即 a+b=m;
(3.3)、利用奇异谱分析(Singular spectrum analysis,SSA)对混沌的IMF成分进行分析和重构;
(3.3.1)、将长度为N的混沌IMF分量 转化为一系列的L维向量:其中,L为窗口长度,1<L<N;
取K个向量构成轨迹矩阵S:
(3.3.2)、将S值进行奇异值分解:
其中, 为S的奇异值,等价于矩阵SST特征值的平方根,T表示转置;U是S的左奇异向量,等价于矩阵SST的特征向量向量;V是S的右奇异向量,等价于STS的特征向量;
(3.3.3)、将混沌IMF分量 的元素由奇异谱分析展开:其中,p=1,2,…,P,q=1,2,…,Q;Evq=U是SST的特征向量,apv是时间主成分:(3.3.4)、 的第v个主成分记作 通过第v个时间经验正交函数和时间主成分重构得到(3.3.5)、选择奇异值较大的H个分量相加,用重构值 代表(3.3.6)、在对混沌IMF分量 进行SSA和重构后,将广域控制信号序列s(n)最终分解为:(4)、将分解后的广域控制信号序列s(n)送入灰色Verhulst预测模型进行预测补偿;
(4.1)、根据灰色Verhulst预测算法,对广域控制信号序列s(n)最终分解后的每一个子序列进行预测,从而预测出各子序列由tf到tf+τmax时刻每间隔Δt所对应的每一点的数据;
其中,在时刻tf,记某一个子序列为s′(n),预测出的数据记为s′(f),那么共有τmax/tf个,表示为:为时刻 的预测值,τmax为最大时延, 为预
测窗长;
(4.2)、将广域控制信号各阶分量的预测结果求和,构成预测数据数组:(5)、WAPSS开启工作线程,每隔Δt从预测数据数组中选出与WAPSS当前时刻tg所对应的数据s′g,再生成控制数据用于调节励磁系统。