本发明涉及故障检测领域，尤其是涉及一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法。
背景技术：
1、同步发电机(synchronous generator，简称sg)是转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流发电机，是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。无论是水电站还是核电站，大型同步发电机都是其关键的核心部件之一。并且，随着电力需求的大幅提高和科学技术的快速发展，同步发电机的单机容量越来越大。
2、目前高精度、高采样率、实时的同步相量测量单元(phasor measurement unit，简称pmu)数据已经成为电网分析计算、故障检测与定位、动态过程监视与分析、稳定及协调控制等多方面的重要数据源。pmu可以反映电网的实时状态，提供了一种在电力系统中高精度的实时在线安全监控手段。然而pmu在实际运行中，一方面，自身可能会产生故障；另一方面，也可能受到来自外部的恶意攻击。一旦pmu产生故障或是受到攻击，其提供的数据是不可靠的，这将会影响对电力系统实时状态判断。最坏情况下这还可能使得电网错误调度，甚至产生级联故障。
3、因此，判断pmu自身是否正常运行是电力系统中至关重要的一环。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了提供一种提高检测准确度的针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，包括以下步骤：
4、s1、获取系统的参数数据，所述系统包括同步发电机和同步向量测量单元；
5、s2、基于所述系统的参数数据，构建包括执行器误差和传感器误差的线性系统状态空间模型；
6、s3、基于所述线性系统状态空间模型，构建系统状态和同步向量测量单元的故障观测器估计传感器误差值；
7、s4、基于所述传感器误差值计算下一检测阶段的误差阈值，并返回步骤s2得到下一检测阶段的传感器误差；
8、s5、判断所述下一检测阶段的传感器误差值是否小于所述误差阈值，若是，则输出故障检测结果，若否，则返回步骤s4，直至故障检测完成。
9、进一步地，所述系统的参数数据包括同步发电机的参数数据和同步向量测量单元的参数数据，所述同步发电机的参数数据包括转子角度、转子转速、定子旋转磁场的转速、机械扭矩输入、电压和同步电抗，所述同步向量测量单元的参数数据包括频率、相位和幅值。
10、进一步地，所述系统中的同步发电机包括多台，多台同步发电机同步运行。
11、进一步地，所述构建包括执行器误差和传感器误差的线性系统状态空间模型的具体步骤包括：
12、基于所述系统的参数数据，构建同步发电机的4阶离散模型；
13、构建同步向量测量单元的检测模型；
14、根据所述4阶离散模型和检测模型，引入执行器误差和传感器误差，得到系统的故障检测模型；
15、线性化所述系统的故障检测模型，形成包括执行器误差和传感器误差的线性系统状态空间模型。
16、进一步地，所述同步向量测量单元的检测模型的表达式为：
17、
18、式中，fk为终端频率，f0为额定频率，ωk∈rp是测量噪声，ωs是标称同步速度，k是时刻，pe,k为有功功率注入，vk为终端总线电压幅度，δk为发动机转子角度，θk为终端总线电压相位角，x’q,x’d分别是q轴和d轴瞬态电压，e’q,e’d分别是q轴和d轴瞬态开路时间时刻，qe,k为无功功率注入。
19、进一步地，线性化所述系统的故障检测模型的具体步骤包括：
20、寻找线性化起始点，简化所述故障检测模型；
21、采用二步估计方法估计简化后的故障检测模型；
22、确定泰勒展开的基点，采用泰勒展开将估计后的故障检测模型进行线性化，得到线性系统状态空间模型。
23、进一步地，所述线性系统状态空间模型的表达式为：
24、
25、式中，xk∈rn是系统状态向量，uk∈rm代表输入向量，yk∈rp代表测量输出向量，是过程干扰向量，ωk∈rp是测量噪声，分别是执行器误差和传感器误差，a、b、c和d分别为系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵、直接传递矩阵，ba、bd分别为作用于系统状态的执行器误差矩阵、噪声矩阵，da、ds分别为作用于传感器的执行器、传感器误差矩阵。
26、进一步地，所述构建系统状态和单元方故障观测器估计传感器误差的具体步骤包括：
27、采用增广状态变量向量转换所述线性化所述系统的故障检测模型；
28、根据李雅普诺夫构建系统状态和单元方故障观测器；
29、基于所述系统状态和单元方故障观测器估计传感器误差。
30、进一步地，所述下一检测阶段的误差阈值的表达式为：
31、
32、式中，m1为下一检测阶段的误差阈值，θ为可调节参数，k为时刻，fs(k)为传感器误差。
33、进一步地，所述故障观测器的形式为：
34、
35、式中，se＝ee+lece，η(k)为状态描述向量，ke、le分别为导数增益矩阵和比例增益矩阵，ae、be、ce、d分别为增广系统状态向量后状态转移方程的系统状态向量、系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵、直接传递矩阵，ee、ne为修正状态转移方程的常数矩阵。
36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
37、(1)本发明综合同步发电机和同步向量测量单元的检测模型，引入了执行器误差和传感器误差，构建的故障检测模型更能模拟实际系统中的误差情况，提高故障检测的准确性，减少误报和漏报的概率。
38、(2)本发明可以对下一阶段及以后的同步向量测量单元进行持续不断地故障检测，保证电力系统持续运行的需求，有助于提高系统的可靠性和可用性，降低维护成本和停机时间。
39、(3)本发明仅只采用同步发电机和同步向量测量单元组成的系统进行故障检测，能够解决实际工业中大型电网的过高通信成本问题，更能满足实际工业中的故障检测需求。
1.一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述系统的参数数据包括同步发电机的参数数据和同步向量测量单元的参数数据，所述同步发电机的参数数据包括转子角度、转子转速、定子旋转磁场的转速、机械扭矩输入、电压和同步电抗，所述同步向量测量单元的参数数据包括频率、相位和幅值。
3.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述系统中的同步发电机包括多台，多台同步发电机同步运行。
4.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述构建包括执行器误差和传感器误差的线性系统状态空间模型的具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述同步向量测量单元的检测模型的表达式为：
6.根据权利要求4所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，线性化所述系统的故障检测模型的具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述线性系统状态空间模型的表达式为：
8.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述构建系统状态和单元方故障观测器估计传感器误差的具体步骤包括：
9.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述下一检测阶段的误差阈值的表达式为：
10.根据权利要求1所述的一种针对安装在sg端的同步向量测量单元的故障检测方法，其特征在于，所述故障观测器的形式为：
