<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">EE</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Energy Engineering</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1546-0118</issn>
<issn pub-type="ppub">0199-8595</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">25383</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/ee.2023.025383</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Application of Hankel Dynamic Mode Decomposition for Wide Area Monitoring of Subsynchronous Resonance</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Application of Hankel Dynamic Mode Decomposition for Wide Area Monitoring of Subsynchronous Resonance</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Application of Hankel Dynamic Mode Decomposition for Wide Area Monitoring of Subsynchronous Resonance</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Wang</surname><given-names>Lei</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Li</surname><given-names>Tiecheng</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Fan</surname><given-names>Hui</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Hu</surname><given-names>Xuekai</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Yang</surname><given-names>Lin</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-6" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Yang</surname><given-names>Xiaomei</given-names>
</name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><email>yangxiaomei@scu.edu.cn</email></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>State Grid Hebei Electric Power Research Institute</institution>, <addr-line>Shijiazhuang, 050021</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>State Grid Hebei Electric Power Company</institution>, <addr-line>Shijiazhuang, 050021</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>The College of Electrical Engineering, Sichuan University</institution>, <addr-line>Chengdu, 610065</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Xiaomei Yang. Email: <email>yangxiaomei@scu.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2023</year></pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic"><day>9</day>
<month>2</month>
<year>2023</year></pub-date>
<volume>120</volume>
<issue>4</issue>
<fpage>851</fpage>
<lpage>867</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>08</day>
<month>7</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>09</day>
<month>10</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2023 Wang et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Wang et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_EE_25383.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>In recent years, subsynchronous resonance (SSR) has frequently occurred in DFIG-connected series-compensated systems. For the analysis and prevention, it is of great importance to achieve wide area monitoring of the incident. This paper presents a Hankel dynamic mode decomposition (DMD) method to identify SSR parameters using synchrophasor data. The basic idea is to employ the DMD technique to explore the subspace of Hankel matrices constructed by synchrophasors. It is analytically demonstrated that the subspace of these Hankel matrices is a combination of fundamental and SSR modes. Therefore, the SSR parameters can be calculated once the modal parameter is extracted. Compared with the existing method, the presented work has better dynamic performances as it requires much less data. Thus, it is more suitable for practical cases in which the SSR characteristics are time-varying. The effectiveness and superiority of the proposed method have been verified by both simulations and field data.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Hankel</kwd>
<kwd>dynamic mode decomposition</kwd>
<kwd>time-varying</kwd>
<kwd>sub-synchronous oscillation</kwd>
<kwd>synchrophasor</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>The fast growth and application of doubly-fed induction generators (DFIGs) in series compensated systems have significantly increased the occurrence of subsynchronous resonance (SSR) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. Recent SSR events in south Texas of USA [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>] and North China [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>] indicated that the oscillation could be system-wide which involves complex interactions among grid components. It is thus of great importance to provide a wide area monitoring of SSR parameters, including the magnitude, frequency and damping. The data are crucial for replicating SSR events, identifying the sources of SSR [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>] and supporting the design of countermeasures, e.g., feedback-linearized sliding mode controller [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>], energy-shaping L2-gain controller [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>], damping controller [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>].</p>
<p>To date, two types of data have been considered for SSR parameter identification (SSRPI). One is the waveform data provided by the fault recorder. This type of data contains the complete information of the oscillation and thus can be easily utilized for SSRPI through various signal-processing algorithms, such as Prony [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] and the recursive least square (RLS) method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]. Additionally, model decomposition-based techniques, such as the Hilbert-Huang transform [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] and variational mode decomposition (VMD) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>], can perform parameter identification decomposition after the time signals are decomposed into multifrequency mode components. Unfortunately, the fault recorder is locally stored, and whether it records the SSR data depends on the triggering mechanism. This deficiency imposes great challenges for wide area monitoring or system-wide analysis [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>].</p>
<p>Another option is to take advantage of the synchrophasors provided by the wide area monitoring system (WAMS). Currently, phasor measurement units (PMUs) have been widely deployed in transmission networks [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>], making the WAMS a promising platform for SSR monitoring. The main challenge here is that the synchrophasor only captures the fundamental phasors. As a result, the SSR components will appear as the spectral leakage components. Studies have been conducted to address this issue. The work in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>] demonstrated that it is possible to identify the SSR frequency from synchrophasors. Recently, some modal parameter extraction methods, e.g., classic Prony analysis, estimation of signal parameters via the rotational invariance technique (ESPRIT) and the matrix pencil method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>], have been developed to extract the SSO parameters. In addition, the recent study in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] further proposed a DFT-based correction method to recover the SSR amplitude from spectral leakage components. An interpolated DFT (InpDFT)-based method was also proposed in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] to achieve better identification accuracy through the consideration of damping parameters.</p>
<p>However, the DFT-based methods rely on a long data window to obtain better accuracy for estimating the SSR parameters and assume that these parameters are constant within the window. In practice, the SSR parameters are usually time-varying due to the stochastic nature of wind resources and the volatile operation conditions of the grid [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. When a short window is used in DFT-based methods for analyzing nonstationary signals, the spectrum of the SSR component in the synchrophasors will be significantly affected by spectral leakage from the fundamental frequency phasors. In this way, large estimation errors are unavoidable.</p>
<p>Within this context, this paper proposes a signal analysis technique based on dynamic mode decomposition (DMD). DMD seeks a linear dynamic operator to best approximate the underlying dynamics of the system. Its performance has been found to be satisfactory in a wide variety of applications, including fluid communities [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>], biomedical fields [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>] and power system areas. As an example, the work in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] successfully applied DMD for spatiotemporal PMU data to monitor low-frequency oscillations.</p>
<p>In this paper, we implemented the key parameter estimation of SSR by using the DMD method from the eigenvalues of Hankel matrices after the behavior of the synchrophasors under SSR is analyzed. The contributions of this paper include the following: (1) temporal synchrophasors with less data (less than 1 s) are used to construct two Hankel matrices, and the computational efficiency is improved. Note that only a single channel of measurement is required here. (2) The DMD method is performed on two Hankel matrices to estimate the parameters of SSR, and the number of dominant modes is automatically determined rather than predetermined; thus, the dynamic performance of SSR is captured well. (3) The proposed method is performed on simulation and field data, demonstrating the effectiveness of the proposed method.</p>
<p>The remainder of the paper is organized as follows. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> analyzes the behavior of synchrophasors under SSR and defines the DMD problem to be solved. The Hankel-DMD method is explained in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> for the identification of SSR components. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> verifies the effectiveness of the proposed method by using simulation data and field data under dynamic and noisy conditions. A comparative study is also conducted to show the superiority of the proposed method.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Synchrophasor Model under SSR</title>
<p>This paper focuses on the SSR caused by the interaction between DFIGs and series-compensated systems. For such cases, all wind farms and the network are engaged in one SSR mode [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]. As a result, the current waveform data in the time domain under SSR can be expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the damping factor of SSR and <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are amplitudes, frequencies and initial phases of the fundamental and SSR components, respectively. With a fixed sampling frequency <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the signal <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is sampled as <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Commonly, synchrophasors are obtained by applying a discrete Fourier transform (DFT) on <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> within a rectangle window. The length of the window is <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the nominal frequency, i.e., 50 or 60 Hz. Based on the Euler equation and series summation, the DFT spectra at the <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> sliding time window can be derived as</p>
<p><disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the positive and negative spectra of the fundamental and SSR components, respectively, and <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the spectral bin number.</p>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the normalized <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> expressed in spectral bins, respectively, and <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the normalized damping ratio <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We compute <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x00B1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as</p>
<p><disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with</p>
<p><disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the conjugate transpose operator, <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represents the spectral leakage on the synchrophasors, considering that there is a frequency deviation between <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represents the spectral leakage factor of the SSR component on the synchrophasors. Since we can only obtain <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from the measured synchrophasor data, <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the key parameter for estimating <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>At the <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> data window, the synchrophasor <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the PMUs is obtained as the <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msup><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> spectral.</p>
<p>bin (i.e., <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>) of the spectrum <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mi>X</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>, expressed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Assuming that <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> do not change significantly in a short time window, we regard <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> as constants at a certain <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and regard <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as constants at a certain <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Generally, a series of <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> provided by the PMUs are transmitted to the main station with a certain reporting frequency <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the reporting interval time), typically 50 or 100 Hz for 50 Hz systems. Then, the reported synchrophasor <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is obtained by resampling <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> with the interval <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Accordingly, <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> should be expressed by replacing the variable <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> with <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>:</p>
<p><disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>with</p>
<p><disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the normalized radial frequencies of the fundamental and SSR components related to <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively.</p>
<p>By defining</p>
<p><disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>we rewrite <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> as</p>
<p><disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>which denotes that <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> under SSR is a linear combination of four distinct modes, i.e., (<inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>,<inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) from the fundamental component and (<inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>,<inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) from the SSR component. Generally, there are <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula> frequency components in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>, and we generalize <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> as</p>
<p><disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula>. When SSR does not occur, <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>, while when SSR occurs, <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eq. (12)</xref> indicates that the synchrophasors under SSR are a linear combination of four phasors rotating at different frequencies. The index <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> thus can be approached by the Hankel-DMD method using a series of synchrophasors. Once <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is known, the frequency <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and damping of the SSR can be calculated according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>. Finally, <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>. The details are given in the next section.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Synchrophasor Model under SSR</title>
<p>This section first presents a Hankel-DMD method in which two Hankel matrices are constructed to satisfy the requirement of applying DMD. Then, the equations to calculate the frequency, damping and amplitude of the SSR are analytically derived.</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Hankel-Dynamic Mode Decomposition</title>
<p>One premise to perform DMD is that the rank of the measurement matrix needs to be no less than the number of the dominant modes [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>]. In the case that the measurement matrix is a series of temporal synchrophasors, its rank would be one, which is insufficient for SSRPI [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. To address this issue, the concept of Hankel matrices is used here. For the <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> measured synchrophasor <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, its N time-shifting historic data <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are collected to construct two Hankel matrices <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> is generally set smaller than <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Actually, <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, stacked from overlapping elements between adjacent rows or adjacent columns with high coherence, has the property of a low-dimensional structure, as shown by the singular value (i.e., <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>i &#x003D; 1,2,&#x2026;,r</italic>) curve of noise-free <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1a</xref>, where the singular values are obtained by using singular value decomposition (SVD) on noise-free <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The number of nonzero singular values depends on the number of dominant modes in <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (or <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>). Note that <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1a</xref> represents the noise-free condition. In practice, the noises in <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> would perturb small singular values in <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. In other words, the number of nonzero singular values could be more than that of the dominant mode in <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1b</xref>. It is definite that <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> has the same property as <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Singular value of <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> under the SSO component by using SVD. (a) Noise-free <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and (b) noised <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>With the derivation in the Appendix, the relationship of <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is determined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is an unknown map from <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2020;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2020;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the pseudo inverse of the matrix, and <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is given by</p>
<p><disp-formula id="ueqn-17"><mml:math id="mml-ueqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> constructs a diagonal matrix of <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eqs. (16)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref> imply that the frequency and damping of the SSR can be identified from the eigenvalues <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the unknown map <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Since Hankel matrices <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> span the dominant modes of <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the unknown map <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be approached by computationally efficient DMD.</p>
<p>To reduce the impact of noise, reduced SVD is performed to seek the low-dimensional representation of <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The SVD of <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">*</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the left and right singular vectors satisfying <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is a diagonal matrix, i.e., <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the singular value of <inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>By retaining the first <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> columns of <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the reduced SVD gives a low-dimensional approximation of <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in MATLAB notation. As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>, in the noise-free case, <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> holds, whereas in the noisy case, <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> is caused by noise. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref> thus reduces the influence of noise.</p>
<p>The matrix <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as the proper orthogonal modes of <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, can project <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into reduced dimensional space. Then, the reduced order model <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">*</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> can be determined by solving the optimization problem in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref>:</p>
<p><disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">*</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the Frobenius norm, and the least-square solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref> is given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the inverse of the matrix. Note that the eigenvalues for <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are identical [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>]; thus, an eigenvalue analysis of this matrix <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> generates the eigenvalues and dynamic modes of the system.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Calculation of SSR Parameters</title>
<p>The modal parameters are obtained from the eigenvalues of <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by using eigenvalue decomposition as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">W</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the matrix of eigenvectors, and <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is constructed by the eigenvalues <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, given in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref>. Based on the relation between <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>, <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be determined as</p>
<p><disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>Re</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>log</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mrow><mml:mtext>Re</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represent the imaginary and real parts of a complex number, respectively. In this paper, we consider that the frequency range of the SSR phasor is different from that of the fundamental phasor. Moreover, according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>, a pair of conjugated frequencies come from <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Based on the two rules, <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of SSR can be determined.</p>
<p>Once <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is estimated, the amplitudes of SSR can be obtained by first solving <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref>. Rewriting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref> in the matrix form gives</p>
<p><disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">X</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>with</p>
<p><disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">X</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the matrix transpose, and <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is solved in the least-square sense as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">X</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the inverse of the matrix.</p>
<p>Finally, the amplitude <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the SSR component is calculated according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>:</p>
<p><disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the absolute value, <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponds to that of <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is calculated by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> with the obtained <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3_3">
<label>3.3</label>
<title>Choice of Parameters</title>
<p>The proposed Hankel-DMD method provides a good dynamic performance, as it uses a very short data window for SSRPI. Under noise-free conditions, the proposed method can perform well as long as the dimensions of the constructed <inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> satisfy <inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula> in our problem). In practice, a longer data window is desired to reduce the impact of noise, but it also degrades the dynamic performance of DMD. Through sensitive studies using both simulation and field data, this paper suggests using <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> or <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasors <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, i.e., a 0.5 or 1 s data window for a 50 Hz system, and L is set to be <inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Another parameter that affects the performance of DMD is the selection of the number of dominant modes, i.e., <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Theoretically, <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> should be set as 2 when SSR does not occur and 4 after SSR occurs. The cumulative percentage <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is used here to automatically determine the value of <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref>.</p>
<p><disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Then, <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> is determined by a predefined threshold <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2308;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2309;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mrow><mml:mo>&#x2308;</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>&#x2309;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the round up operator. Due to the impact of measurement noises, <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is not equal to zero when <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula>. However, their eigenvalues are much smaller than those of the fundamental and SSR components. This indicates that <inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> would be 1 or 2 when SSR does not occur and 3 or 4 after SSR occurs. Thus, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> eliminates the impact of measurement noise and guarantees <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> to be 2 or 4 depending on the occurrence of SSR.</p>
</sec>
<sec id="s3_4">
<label>3.4</label>
<title>The Procedure of SSR Parameter Estimation</title>
<p>The whole procedure of the Hankel-DMD method to identify three key parameters of the SSR component, i.e., <inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, from the reported synchrophasors <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be summarized as follows:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Construct two Hankel matrices <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> by using <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Perform SVD of <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, i.e., <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">*</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and determine <inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Calculate <inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">U</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x03A3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">(22)</xref>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Perform eigen-decomposition of <inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> to obtain <inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Identify <inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">(24)</xref>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Identify <inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">(28)</xref>.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Performance Tests</title>
<p>This section evaluates the performance of the proposed method using both simulations and field data. Comparative studies with the InpDFT method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] and classical Prony method are also presented.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Synthetic Data</title>
<p>A synthetic SSR current data was constructed as <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref>, where an off-nominal frequency <inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>49.7</mml:mn></mml:math></inline-formula>&#x00A0;Hz is considered</p>
<p><disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The parameters of the SSR components, i.e., <inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, are set as</p>
<p><disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.08</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>35.2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.35</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>34.5</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2a</xref> shows the waveform of <inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a sampling rate of 10 kHz. It can be seen that SSR starts at <inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> and its modal parameters change at <inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The DFT algorithm was first performed on <inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>200</mml:mn></mml:math></inline-formula> (i.e., one cycle) to obtain synchrophasors <inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and then the reported synchrophasors <inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> were generated by resampling <inline-formula id="ieqn-230"><mml:math id="mml-ieqn-230"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> with reporting frequency <inline-formula id="ieqn-231"><mml:math id="mml-ieqn-231"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn></mml:math></inline-formula> Hz. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2b</xref> shows the magnitude of <inline-formula id="ieqn-232"><mml:math id="mml-ieqn-232"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Synthetic SSR data and estimated results by using the proposed method and two other comparative methods for noise-free synthetic data, where each computational window applies <inline-formula id="ieqn-233"><mml:math id="mml-ieqn-233"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasor data. (a) Instantaneous current <inline-formula id="ieqn-234"><mml:math id="mml-ieqn-234"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (b) reported synchrophasor data <inline-formula id="ieqn-235"><mml:math id="mml-ieqn-235"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, (c) estimated <inline-formula id="ieqn-236"><mml:math id="mml-ieqn-236"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (d) estimated <inline-formula id="ieqn-237"><mml:math id="mml-ieqn-237"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (e) estimated <inline-formula id="ieqn-238"><mml:math id="mml-ieqn-238"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>The proposed method applies a sliding window to identify the parameters of SSR, and each window contains <inline-formula id="ieqn-239"><mml:math id="mml-ieqn-239"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasor data (i.e., 0.5 s data). The window is shifted <inline-formula id="ieqn-240"><mml:math id="mml-ieqn-240"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> each time, so <inline-formula id="ieqn-241"><mml:math id="mml-ieqn-241"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasor data overlap between two successive windows. For the synchrophasors in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2b</xref>, the estimated <inline-formula id="ieqn-242"><mml:math id="mml-ieqn-242"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-243"><mml:math id="mml-ieqn-243"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-244"><mml:math id="mml-ieqn-244"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are shown as black curves in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-2">2e</xref>, while the true values are depicted as red dot curves. To compare the proposed method with the InpDFT method and Prony method, the same sliding window scheme and window data with <inline-formula id="ieqn-245"><mml:math id="mml-ieqn-245"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> were used in the three methods. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-2">2e</xref> also show the results obtained from the InpDFT and Prony methods, depicted as blue dot curves and magenta dot curves, respectively. As seen from the figure, the curves of the proposed method match better with the true values than those of the two comparative methods.</p>
<p>In another test, Gaussian noise was also added to the signal. According to our field data and those reported in the literature [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>], the noises in practical PMU data are generally around a signal-to-noise ratio SNR &#x003D; 45 dB. Thus, the paper considers noise with SNR &#x003D; 40 dB. The results obtained from the proposed and two comparative methods are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3b</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-3">3d</xref>. Since Prony is sensitive to noise, the results of Prony become worse, showing a large deviation from the ground truth under noisy conditions. The proposed method also coincides better with the true values than the InpDFT and Prony methods. Comparatively, the estimation of <inline-formula id="ieqn-246"><mml:math id="mml-ieqn-246"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is more accurate than that of <inline-formula id="ieqn-247"><mml:math id="mml-ieqn-247"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-248"><mml:math id="mml-ieqn-248"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Synthetic SSR data and estimated results by using the proposed method and two other comparative methods for 40 dB noised synthetic data, where each computational window applies <inline-formula id="ieqn-249"><mml:math id="mml-ieqn-249"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasor data. (a) Instantaneous current <inline-formula id="ieqn-250"><mml:math id="mml-ieqn-250"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (b) reported synchrophasor data <inline-formula id="ieqn-251"><mml:math id="mml-ieqn-251"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, (c) estimated <inline-formula id="ieqn-252"><mml:math id="mml-ieqn-252"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (d) estimated <inline-formula id="ieqn-253"><mml:math id="mml-ieqn-253"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (e) estimated <inline-formula id="ieqn-254"><mml:math id="mml-ieqn-254"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-3.tif"/>
</fig>
<p>Furthermore, the mean errors of the three methods are displayed in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref> for two model periods, i.e., [2,4) s and (4,6] s, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2a</xref>. The mean errors <inline-formula id="ieqn-255"><mml:math id="mml-ieqn-255"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of each window were calculated as</p>
<p><disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x003A;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-256"><mml:math id="mml-ieqn-256"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mean operator and <inline-formula id="ieqn-257"><mml:math id="mml-ieqn-257"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-258"><mml:math id="mml-ieqn-258"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the true and estimated parameter values at time <inline-formula id="ieqn-259"><mml:math id="mml-ieqn-259"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. In both noise-free and noisy conditions, the proposed method achieves a higher accuracy for <inline-formula id="ieqn-260"><mml:math id="mml-ieqn-260"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-261"><mml:math id="mml-ieqn-261"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. It is clear that the estimation of <inline-formula id="ieqn-262"><mml:math id="mml-ieqn-262"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> from InpDFT is unacceptable. The reason is that [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] relies on DFT; thus, a longer window is required to overcome the spectral leakage issue due to the off-nominal <inline-formula id="ieqn-263"><mml:math id="mml-ieqn-263"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. In the case that spectral leakage does not occur, InpDFT can achieve acceptable estimation of the three parameters by using short window data.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Mean of relative errors for the two model periods</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th rowspan="2">SNR (dB)</th>
<th rowspan="2">Time<break/>(s)</th>
<th colspan="3" align="center">Proposed method</th>
<th colspan="3" align="center">InpDFT</th>
<th colspan="3" align="center"><italic>Prony</italic></th>
</tr>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-264"><mml:math id="mml-ieqn-264"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-265"><mml:math id="mml-ieqn-265"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-266"><mml:math id="mml-ieqn-266"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-267"><mml:math id="mml-ieqn-267"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-268"><mml:math id="mml-ieqn-268"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-269"><mml:math id="mml-ieqn-269"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-270"><mml:math id="mml-ieqn-270"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-271"><mml:math id="mml-ieqn-271"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-272"><mml:math id="mml-ieqn-272"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0025;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">0<sup>&#x002A;</sup></td>
<td>[2,4)</td>
<td>0.00</td>
<td>0.18</td>
<td>3.39</td>
<td>0.26</td>
<td>52.89</td>
<td>1.88</td>
<td><italic>0.37</italic></td>
<td><italic>65.73</italic></td>
<td><italic>8.58</italic></td>
</tr>
<tr>
<td>(4,6)</td>
<td>0.00</td>
<td>0.00</td>
<td>2.53</td>
<td>0.01</td>
<td>13.35</td>
<td>2.11</td>
<td><italic>0.21</italic></td>
<td><italic>25.86</italic></td>
<td><italic>9.43</italic></td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">40</td>
<td>[2,4)</td>
<td>0.00</td>
<td>11.74</td>
<td>3.40</td>
<td>0.26</td>
<td>53.47</td>
<td>1.87</td>
<td><italic>4.83</italic></td>
<td><italic>90.35</italic></td>
<td><italic>65.34</italic></td>
</tr>
<tr>
<td>(4,6)</td>
<td>0.00</td>
<td>2.30</td>
<td>2.63</td>
<td>0.01</td>
<td>31.94</td>
<td>1.75</td>
<td><italic>4.92</italic></td>
<td><italic>200.46</italic></td>
<td><italic>64.32</italic></td>
</tr>
</tbody>
</table><table-wrap-foot><fn id="tfn3_1"><p>Note: 0<sup>&#x002A;</sup> denotes noise-free case.</p></fn></table-wrap-foot>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Simulated SSR</title>
<p>The proposed method was further tested by simulated SSR data. For this purpose, a series-compensated wind farm system was modeled in MATLAB/Simulink software, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4a</xref>. A sixth-order model of the induction machine is used, with a two-mass drive train model to represent the generator shaft. <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Figs. 4b</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-4">4c</xref> show the control strategies of the grid-side converter (GSC) and the rotor-side converter (RSC), respectively. <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> provides the key system parameters, and further details of the simulation model can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>].</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Simulated series-compensated DFIG-based wind farm. (a) System structure, (b) control block diagram of the RSC, and (c) control block diagram of the GSC</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-4.tif"/>
</fig><table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>System parameters</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td>System voltage</td>
<td>220 kV</td>
</tr>
<tr>
<td>Equivalent system reactance, <inline-formula id="ieqn-275"><mml:math id="mml-ieqn-275"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>19.98 <inline-formula id="ieqn-276"><mml:math id="mml-ieqn-276"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>Transmission line inductance, L</td>
<td>0.3 H</td>
</tr>
<tr>
<td>Transmission line resistance, R</td>
<td>5.3 <inline-formula id="ieqn-277"><mml:math id="mml-ieqn-277"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>Series capacitance, C (20% compensation)</td>
<td>110 <inline-formula id="ieqn-278"><mml:math id="mml-ieqn-278"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>Transformer voltages</td>
<td>220 kV/690 V</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>An SSR event is initiated at <inline-formula id="ieqn-273"><mml:math id="mml-ieqn-273"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> s when the series compensation level of the line is increased from 0.2 to 0.3. The wind speed is initially set as 8 m/s and gradually changes to 9 m/s. The waveform of the phase A current flowing through the line and the magnitude of the corresponding synchrophasors <inline-formula id="ieqn-274"><mml:math id="mml-ieqn-274"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5a</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5b</xref>, respectively. Due to the change in wind speed, the SSR mode changes, which can be clearly observed from <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5a</xref>.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Simulated SSR data and results from the four methods. (a) Instantaneous current <inline-formula id="ieqn-281"><mml:math id="mml-ieqn-281"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (b)&#x00A0;reported synchrophasor data <inline-formula id="ieqn-282"><mml:math id="mml-ieqn-282"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, (c) estimated <inline-formula id="ieqn-283"><mml:math id="mml-ieqn-283"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (d) estimated <inline-formula id="ieqn-284"><mml:math id="mml-ieqn-284"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (e) estimated <inline-formula id="ieqn-285"><mml:math id="mml-ieqn-285"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (f) the magnitude spectrum of <inline-formula id="ieqn-286"><mml:math id="mml-ieqn-286"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> within [1,1.5] s</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>After the proposed method was performed on each window with <inline-formula id="ieqn-279"><mml:math id="mml-ieqn-279"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn></mml:math></inline-formula> synchrophasors, the estimated SSR parameters are shown as black lines in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5e</xref>. Meanwhile, the results obtained from the InpDFT and Prony methods are also shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5e</xref>. To evaluate the accuracy of the three methods, <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5e</xref> show the reference values obtained from the waveform-based analysis. For the waveform-based analysis, the frequency and amplitude were directly calculated from DFT with a long-length window, while the damping was computed by the amplitude difference of two successive data windows. From <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5d</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5e</xref>, it can be seen that the damping and amplitude trends obtained from the proposed method are in good agreement with the waveform-based analysis. However, the Prony method provides an unsatisfactory estimation of damping and amplitude, and the InpDFT method exhibits a poor estimation of damping due to the spectral leakage of <inline-formula id="ieqn-280"><mml:math id="mml-ieqn-280"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5f</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Field Data</title>
<p>This subsection investigates the performance of the proposed method using practical SSR incidents that occurred in North China. Two sets of field data at different periods are used. <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6a</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-7">7a</xref> show the waveform data provided by the fault recorder with a sampling rate of 1000 Hz, while the magnitude of the corresponding synchrophasors is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6b</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-7">7b</xref>. It can be seen that the SSR mode varies over time. The possible reasons could be the tripping of wind generators and the change in the wind speed.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>First set of field SSR data and estimated results from the four methods. (a) Instantaneous current <inline-formula id="ieqn-287"><mml:math id="mml-ieqn-287"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (b) reported synchrophasor data <inline-formula id="ieqn-288"><mml:math id="mml-ieqn-288"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, (c) estimated <inline-formula id="ieqn-289"><mml:math id="mml-ieqn-289"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (d) estimated <inline-formula id="ieqn-290"><mml:math id="mml-ieqn-290"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (e) estimated&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-291"><mml:math id="mml-ieqn-291"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-6.tif"/>
</fig><fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Second set of Field SSR data and estimated results from the four methods. (a) Instantaneous current <inline-formula id="ieqn-293"><mml:math id="mml-ieqn-293"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (b) reported synchrophasor data <inline-formula id="ieqn-294"><mml:math id="mml-ieqn-294"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, (c) estimated <inline-formula id="ieqn-295"><mml:math id="mml-ieqn-295"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (d) estimated <inline-formula id="ieqn-296"><mml:math id="mml-ieqn-296"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and (e) estimated&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-297"><mml:math id="mml-ieqn-297"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_25383-fig-7.tif"/>
</fig>
<p>The estimation results of the first case are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-6">6e</xref>. Similarly, the InpDFT and Prony methods are considered for comparison, and waveform-based analysis is used as a reference. According to the results, the estimation of the proposed method matches well with the reference value, while the damping results estimated by the two comparative methods deviate from those of the proposed method and waveform analysis.</p>
<p>The estimation results of the second case are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Figs. 7c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-7">7e</xref>. Different from the first case, the off-nominal condition in the second period is not severe. As a result, the curves of the estimated parameters from the proposed and InpDFT methods match well, whereas the Prony method still cannot achieve satisfactory estimation and cannot effectively capture the variation in the damping and amplitude. The estimated <inline-formula id="ieqn-292"><mml:math id="mml-ieqn-292"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> varies between 7 and 8 Hz in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7c</xref>, which coincides with the results in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>], and the damping curves in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7d</xref> clearly show the rising and falling variation, which is consistent with the variation in the waveform amplitude. The two sets of experimental results demonstrate that the proposed method can capture the dynamic variation of the three parameters of the SSR component regardless of the spectral leakage effect.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>This paper presented a Hankel-DMD-based method to identify SSR parameters using synchrophasor data. Through rigorous analytical derivation, it is revealed that SSRPI can be formulated as a DMD problem. By taking advantage of the Hankel matrix, which increases the modes of the subspace, the SSR parameters can be identified using a single channel of synchrophasor data within one second. Its performance has been verified using both simulation and field data. Comparative studies also demonstrate its superiority when compared with state-of-the-art algorithms. Therefore, it is expected that the proposed method can serve as an effective tool for wide area monitoring of SSR parameters.</p>
</sec>
</body>
<back>
<glossary content-type="abbreviations" id="glossary-1">
<title>Nomenclature</title>
<def-list>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>frequency of subsynchronous component</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>damping of subsynchronous component</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>amplitude of subsynchronous component</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>frequency of fundamental component</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>amplitude of fundamental component</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>reporting frequency for PMU</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>synchrophasor provided in PMU</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>reported synchrophasor</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</glossary>
<sec><title>Funding Statement</title>
<p>This work was supported by the <funding-source>China Key Technology</funding-source> Research on Risk Perception of Sub-Synchronous Oscillation of Grid with Large-Scale New Energy Access <award-id>SGTYHT/21-JS-223</award-id>.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement"><title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Suriyaarachchi</surname>, <given-names>D. H. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Annakkage</surname>, <given-names>U. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karawita</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jacobson</surname>, <given-names>D. A. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Procedure to study sub-synchronous interactions in wind integrated power systems</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>377</fpage>&#x2013;<lpage>384</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2012.2204283</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lawrence</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gross Jr</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Sub-synchronous grid conditions: New event, new problem, and new solutions</article-title>. <conf-name>Proceedings of the Western Protective Relay Conference</conf-name>, vol. 37, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>. <publisher-name>Spokane</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xie</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hui</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Characteristic analysis of subsynchronous resonance in practical wind farms connected to series-compensated transmissions</article-title>. <source>IEEE Transactions on Energy Conversion</source><italic>,</italic> <volume>32</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>1117</fpage>&#x2013;<lpage>1126</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TEC.2017.2676024</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liang</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xie</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hui</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Investigation of SSR in practical DFIG-based wind farms connected to a series-compensated power system</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>30</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>2772</fpage>&#x2013;<lpage>2779</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2014.2365197</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xie</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhan</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shair</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ka</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Identifying the source of subsynchronous control interaction via wide-area monitoring of sub/super-synchronous power flows</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Delivery</source><italic>,</italic> <volume>35</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>2177</fpage>&#x2013;<lpage>2185</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRD.2019.2963336</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiong</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Sliding mode controller based on feedback linearization for damping of sub-synchronous control interaction in DFIG-based wind power plants</article-title>. <source>International Journal of Electrical Power &#x0026; Energy Systems</source><italic>,</italic> <volume>107</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>239</fpage>&#x2013;<lpage>250</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2018.11.020</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiong</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Energy-shaping L2-gain controller for PMSG wind turbine to mitigate subsynchronous interaction</article-title>. <source>International Journal of Electrical Power &#x0026; Energy Systems</source><italic>,</italic> <volume>135</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>107571</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2021.107571</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alawasa</surname>, <given-names>K. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mohamed</surname>, <given-names>Y. A. I.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A simple approach to damp SSR in series-compensated systems via reshaping the output admittance of a nearby VSC-based system</article-title>. <source>IEEE Transactions on Industrial Electronics</source><italic>,</italic> <volume>62</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>2673</fpage>&#x2013;<lpage>2682</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2014.2363622</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Netto</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mili</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A robust prony method for power system electromechanical modes identification</article-title>. <source>Proceedings of the IEEE PES General Meeting</source><italic>,</italic> <volume>18</volume><italic>,</italic> <fpage>167</fpage>&#x2013;<lpage>173</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/PESGM.2017.8274323</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ning</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trudnowski</surname>, <given-names>D. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pierre</surname>, <given-names>J. W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mittelstadt</surname>, <given-names>W. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Electromechanical mode online estimation using regularized robust RLS methods</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>23</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>1670</fpage>&#x2013;<lpage>1680</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2008.2002173</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Laila</surname>, <given-names>D. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Messina</surname>, <given-names>A. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pal</surname>, <given-names>B. C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>A refined Hilbert-Huang transform with applications to inter-area oscillation monitoring</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>24</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>610</fpage>&#x2013;<lpage>620</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2009.2016478</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Arrieta Paternina</surname> <given-names>M. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tripathy</surname> <given-names>R. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zamora-Mendez</surname> <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dotta</surname> <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Identification of electromechanical oscillatory modes based on variational mode decomposition</article-title>. <source>Electric Power Systems Research</source><italic>,</italic> <volume>167</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>71</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.epsr.2018.10.014</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xie</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiao</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Interpolated DFT-based identification of sub-synchronous oscillation parameters using synchrophasor data</article-title>. <source>IEEE Transaction on Smart Grid</source><italic>,</italic> <volume>11</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>2662</fpage>&#x2013;<lpage>2675</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2019.2959811</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ree</surname>, <given-names>J. D. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Centeno</surname>, <given-names>V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thorp</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Phadke</surname>, <given-names>A. G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Synchronized phasor measurement applications in power systems</article-title>. <source>IEEE Transactions on Smart Grid</source><italic>,</italic> <volume>1</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>20</fpage>&#x2013;<lpage>27</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2010.2044815</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vanfretti</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baudette</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Khatib</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Almas</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gjerde</surname>, <given-names>J. O.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Testing and validation of a fast real-time oscillation detection PMU-based application for wind-farm monitoring</article-title>. <conf-name>Proceedings of the First International Black Sea Conference on Communications &#x0026; Networking</conf-name>, pp. <fpage>216</fpage>&#x2013;<lpage>221</lpage>. Batumi.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xie</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiao</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Identifying sources of subsynchronous resonance using wide-area phasor measurements</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Delivery</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>3242</fpage>&#x2013;<lpage>3254</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRD.2020.3037289</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Synchrophasors-based identification for subsynchronous oscillations in power systems</article-title>. <source>IEEE Transactions on Smart Grid</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>2224</fpage>&#x2013;<lpage>2233</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2018.2792005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Schmid</surname>, <given-names>P. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sesterhenn</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Dynamic mode decomposition of numerical and experimental data</article-title>. <source>Journal of Fluid Mechanics</source><italic>,</italic> <volume>656</volume><italic>,</italic> <fpage>5</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/S0022112010001217</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Solaija</surname>, <given-names>M. S. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Saleem</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khurshid</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hassan</surname>, <given-names>S. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kamboh</surname>, <given-names>A. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Dynamic mode decomposition based epileptic seizure detection from scalp EEG</article-title>. <source>IEEE Access</source><italic>,</italic> <volume>6</volume><italic>,</italic> <fpage>38683</fpage>&#x2013;<lpage>38692</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2018.2853125</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Barocio</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pal</surname>, <given-names>B. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thornhill</surname>, <given-names>N. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Messina</surname>, <given-names>A. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>A dynamic mode decomposition framework for global power system oscillation analysis</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>30</volume><italic>(</italic><issue>6</issue><italic>),</italic> <fpage>2902</fpage>&#x2013;<lpage>2912</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2014.2368078</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Identifying and ranking sources of SSR based on the concept of subsynchronous power</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Delivery</source><italic>,</italic> <volume>35</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>258</fpage>&#x2013;<lpage>268</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRD.2019.2916848</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tu</surname>, <given-names>J. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rowley</surname>, <given-names>C. W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Luchtenburg</surname>, <given-names>D. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Brunton</surname>, <given-names>S. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kutz</surname>, <given-names>J. N.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>On dynamic mode decomposition: Theory and applications</article-title>. <source>Journal of Computational Dynamics</source><italic>,</italic> <volume>1</volume><italic>,</italic> <fpage>291</fpage>&#x2013;<lpage>320</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Filho</surname>, <given-names>E. V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>dos Santos</surname>, <given-names>P. L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A dynamic mode decomposition approach with hankel blocks to forecast multi-channel temporal series</article-title>. <source>IEEE Control Systems Letters</source><italic>,</italic> <volume>3</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>739</fpage>&#x2013;<lpage>744</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/LCSYS.2019.2917811</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Brown</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Biswal</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Brahma</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ranade</surname>, <given-names>S. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Characterizing and quantifying noise in PMU data</article-title>. <conf-name>Proceedings of the Power &#x0026; Energy Society General Meeting</conf-name>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <publisher-name>Boston</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Torquato</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Freitas</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Waveform-based method for fast and accurate identification of subsynchronous resonance events</article-title>. <source>IEEE Transactions on Power Systems</source><italic>,</italic> <volume>34</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>3626</fpage>&#x2013;<lpage>3636</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRS.2019.2904914</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
<app-group>
<app id="app-1">
<title></title>
<sec id="s6">
<title>Appendix A. Proof of the linear combination</title>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-298"><mml:math id="mml-ieqn-298"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the <inline-formula id="ieqn-299"><mml:math id="mml-ieqn-299"><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> column of <inline-formula id="ieqn-300"><mml:math id="mml-ieqn-300"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref>, given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">(12)</xref>, we obtain</p>
<p><disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with</p>
<p><disp-formula id="ueqn-37"><mml:math id="mml-ueqn-37" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref>, we can solve <inline-formula id="ieqn-301"><mml:math id="mml-ieqn-301"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2020;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-302"><mml:math id="mml-ieqn-302"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2020;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the pseudo inverse of <inline-formula id="ieqn-303"><mml:math id="mml-ieqn-303"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-304"><mml:math id="mml-ieqn-304"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the <inline-formula id="ieqn-305"><mml:math id="mml-ieqn-305"><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> column of <inline-formula id="ieqn-306"><mml:math id="mml-ieqn-306"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>, given as</p>
<p><disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref>, <inline-formula id="ieqn-307"><mml:math id="mml-ieqn-307"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-308"><mml:math id="mml-ieqn-308"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Then, we have</p>
<p><disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with</p>
<p><disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>by using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>.</p>
<p>Thus, considering <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">(37)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">(40)</xref>, we can rewrite <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">(39)</xref> as</p>
<p><disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where a linear map <inline-formula id="ieqn-309"><mml:math id="mml-ieqn-309"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> connects the <inline-formula id="ieqn-310"><mml:math id="mml-ieqn-310"><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> column data of <inline-formula id="ieqn-311"><mml:math id="mml-ieqn-311"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-312"><mml:math id="mml-ieqn-312"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">=</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">&#x039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2020;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula></p>
<p>Finally, by extending the relation of the vector in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref> to the matrix, the connection of <inline-formula id="ieqn-313"><mml:math id="mml-ieqn-313"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-314"><mml:math id="mml-ieqn-314"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is constructed as</p>
<p><disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-315"><mml:math id="mml-ieqn-315"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">A</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a linear map from <inline-formula id="ieqn-316"><mml:math id="mml-ieqn-316"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-317"><mml:math id="mml-ieqn-317"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</app>
</app-group>
</back>
</article>