专利名称：

发明

生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的方法

申请公布号：

CN117665347A

申请公布日：

2024-03-08

申请号：

2023116625702

申请日：

2023-12-06

申请人：

清华大学,国网江西省电力有限公司供电服务管理中心,

地址：

100084 北京市海淀区清华园1号

发明人：

汪芙平,裴茂林,黄松岭,王毅,范亚军,田校军,王泽斌,

分类号：

G01R1/28(2006.01);

专利代理机构：

北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201

代理人：

张伟

最终专利权人：

摘要：

本申请涉及电磁测量仪器技术领域，特别涉及一种生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的方法，其中，方法包括：基于预设的混沌调制方式，由混沌信号统计特性参数，并根据特性参数和待模拟宽频振荡信号各模态分量时域和频域特性指标计算对各模态分量进行模拟的混沌调制参数；对待模拟宽频振荡信号各模态由数值积分生成两路独立的混沌信号，以按照预设的混沌调制方法和对应的混沌调制参数分别生成幅度调制信号和相位调制信号；将各模态对应的幅度调制信号和相位调制信号合成生成包含多模态的时变正弦波形，以作为电网宽频振荡的模拟信号。由此，解决了相关技术中，缺乏有效的宽频振荡动态仿真模型，无法为测量算法提供研究对象和测试样本等问题。

权利要求书：

1.一种生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预设的混沌调制方式，由混沌信号统计特性参数，并根据所述特性参数和待模拟宽频振荡信号各模态分量时域和频域特性指标计算对各模态分量进行模拟的混沌调制参数；对所述待模拟宽频振荡信号各模态由数值积分生成两路独立的混沌信号，以按照预设的混沌调制方法和对应的混沌调制参数分别生成幅度调制信号和相位调制信号；以及将所述各模态对应的幅度调制信号和相位调制信号合成生成包含多模态的时变正弦波形，以作为电网宽频振荡的模拟信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时变正弦波形的表达式为：θi(t)＝αθ[y1(λθt)‑βθt]ai(t)＝αA[y2(λAt)‑βA]其中，ξi为该模态分量有效值，fi为中心频率，ki为幅度调制深度，ai(t)和θi(t)分别为幅度调制和相位调制信号，y1(t)和y2(t)为两路混沌信号，αθ、βθ和λθ为相位调制参数，αA、λA和βA为幅度调制参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在由所述混沌信号统计所述特性参数之前，还包括：基于d维混沌动力系统其中，为系统状态变量，f:为向量场函数，记K＝[k1,...,kd]T为d维常数向量，定义所述混沌信号为：y(t)＝KTx(t)并且，所述混沌信号的一阶导和二阶导分别为：其中，为向量场函数f的雅可比矩阵函数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述混沌调制参数为：αA＝1/C2,βA＝C1,λA＝C1/C3βθ＝C4,其中，C1为y(t)的均值，C2为y(t)的标准差，C3为y(t)的带宽，C4为的均值和最大值之差，C5为的均值和最小值之差，C6为的方均根值，ΔFmax和Rmax分别为正弦波瞬时频率的最大和最小值之差，和频率变化率的方均根。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照预设的混沌调制方法和对应的混沌调制参数分别生成幅度调制信号和相位调制信号，包括：在所述d维混沌动力系统吸引子邻域内随机选取x1作为状态初始值，通过数值积分生成等间隔混沌轨道序列x[k]＝x(kTs1)，k＝0,1,…,N‑1，Ts1＝λθ/fs，fs为宽频振荡信号采样频率；生成混沌信号及其导数序列y1[k]＝y1(kTs1)，和输出对应模态模拟信号的相位、频率和频率变化率真值序列，分别为：θi[k]＝αθ(y1[k]‑βθk/fs)其中，i为模态。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照预设的混沌调制方法和对应的混沌调制参数分别生成幅度调制信号和相位调制信号，包括：在对所述d维混沌动力系统吸引子邻域内随机选取x2作为状态初始值，通过数值积分生成等间隔混沌轨道序列x[k]＝x(kTs2)，k＝0,1,…,N‑1，Ts2＝λA/fs，fs为宽频振荡信号采样频率；生成混沌序列y2[k]＝y2(kTs2)，输出对应的模态模拟信号调制幅度序列为：ai[k]＝αA(y2[k]‑βA)7.一种生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的装置，其特征在于，包括：计算模块，用于基于预设的混沌调制方式，由混沌信号统计特性参数，并根据所述特性参数和待模拟宽频振荡信号各模态分量时域和频域特性指标计算对各模态分量进行模拟的混沌调制参数；调制模块，用于对所述待模拟宽频振荡信号各模态由数值积分生成两路独立的混沌信号，以按照预设的混沌调制方法和对应的混沌调制参数分别生成幅度调制信号和相位调制信号；以及生成模块，用于将所述各模态对应的幅度调制信号和相位调制信号合成生成包含多模态的时变正弦波形，以作为电网宽频振荡的模拟信号。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时变正弦波形的表达式为：θi(t)＝αθ[y1(λθt)‑βθt]ai(t)＝αA[y2(λAt)‑βA]其中，ξi为该模态分量有效值，fi为中心频率，ki为幅度调制深度，ai(t)和θi(t)分别为幅度调制和相位调制信号，y1(t)和y2(t)为两路混沌信号，αθ、βθ和λθ为相位调制参数，αA、λA和βA为幅度调制参数。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：定义模块，用于在由所述混沌信号统计所述特性参数之前，基于d维混沌动力系统其中，为系统状态变量，f:为向量场函数，记K＝[k1,...,kd]T为d维常数向量，定义所述混沌信号为：y(t)＝KTx(t)并且，所述混沌信号的一阶导和二阶导分别为：其中，为向量场函数f的雅可比矩阵函数。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述混沌调制参数为：αA＝1/C2,βA＝C1,λA＝C1/C3βθ＝C4,其中，C1为y(t)的均值，C2为y(t)的标准差，C3为y(t)的带宽，C4为的均值和最大值之差，C5为的均值和最小值之差，C6为的方均根值，ΔFmax和Rmax分别为正弦波瞬时频率的最大和最小值之差，和频率变化率的方均根。11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调制模块进一步用于在所述d维混沌动力系统吸引子邻域内随机选取x1作为状态初始值，通过数值积分生成等间隔混沌轨道序列x[k]＝x(kTs1)，k＝0,1,…,N‑1，Ts1＝λθ/fs，fs为宽频振荡信号采样频率；生成混沌信号及其导数序列y1[k]＝y1(kTs1)，和输出对应模态模拟信号的相位、频率和频率变化率真值序列，分别为：θi[k]＝αθ(y1[k]‑βθk/fs)其中，i为模态。12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调制模块进一步用于在对所述d维混沌动力系统吸引子邻域内随机选取x2作为状态初始值，通过数值积分生成等间隔混沌轨道序列x[k]＝x(kTs2)，k＝0,1,…,N‑1，Ts2＝λA/fs，fs为宽频振荡信号采样频率；生成混沌序列y2[k]＝y2(kTs2)，输出对应的模态模拟信号调制幅度序列为：ai[k]＝αA(y2[k]‑βA)13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1‑6任一项所述的生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的方法。14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1‑6任一项所述的生成时变正弦波形模拟电网宽频振荡信号的方法。

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日期	最新法律状态	描述
2024-03-26	实质审查的生效	实质审查的生效 IPC(主分类):G01R1/28 专利申请号:2023116625702 申请日:20231206
2024-03-08	公开	公开