【技术实现步骤摘要】
野值影响下基于事件触发机制的谐波检测方法
[0001]本专利技术属于配电网
,涉及一种野值影响下基于事件触发机制的谐波检测方法。
技术介绍
[0002]近年来,具有波动性大、干扰性强的电力电子装置在电力系统中被广泛使用,分布式电源并退网现象频繁发生,由此引发的谐波问题已经引起学者们的广泛关注。谐波作为一种经典的扰动形式而广泛存在,严重影响着电网的稳定运行。因此,进行快速、准确、有效地谐波检测,对于提高配电网的电能质量具有的重要意义。目前已经提出了多种方法以解决谐波的检测问题。按照不同的角度可分为频域分析法、时频域分析法、参数估计法等。
[0003]其中,快速傅里叶变换(FFT)是谐波检测领域常用的一种频域分析法,但在应用过程中容易发生频谱泄露和栅栏效应,因此很多研究中提出了改进的FFT方法。时频域分析法可以同时在时域和频域对谐波信号进行检测,例如:现有文献曾提出首先利用经验小波变换对基波和谐波进行划分,然后利用Hilbert变换对谐波的参数进行检测,其最终结果容易受到小波基函数和分解层数的影响。卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)作为一种参数估计方法,适用于平稳和非平稳过程,凭借算法简单、精度高等特性已成为故障预测、目标跟踪等领域最基本、最重要的方法之一。到目前为止,KF在谐波检测领域已经被广泛研究。
[0004]在实际应用过程中,KF的过程噪声协方差矩阵会对滤波性能造成直接影响。针对这一问题,现有技术文献曾提出一种动态追踪模型,与传统模型不同的是,该动态追踪模型重点关注了状态变量之 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.野值影响下基于事件触发机制的谐波检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1.建立谐波动态检测状态空间模型和量测模型;将通过传感器采样得到的电力谐波模拟信号转换为含有直流衰减分量的离散谐波信号;根据含有直流衰减分量的离散谐波信号表达式,设置系统状态变量;给定噪声和野值的假设条件,并计算过程噪声协方差矩阵;建立谐波动态检测状态空间模型和量测模型;步骤2.建立融合野值检测的事件触发器,将传感器的量测值传输至数据处理中心;具体为:通过构造触发函数以及野值检测函数,判断当前时刻量测值是否满足事件触发条件;若满足事件触发条件,则当前时刻量测值通过通信网络传输至数据处理中心;在数据处理中心设置触发探测器以及滤波器;其中,触发探测器根据通信网络传输过来的数据判断是否发生了事件触发,滤波器用于量测值并估计谐波信号的幅值和相角;若发生了事件触发,则触发探测器赋值为1,将包含有效信息的当前时刻量测值传输到滤波器;否则,触发探测器赋值为0,利用最新时刻传输值代替当前时刻量测值;步骤3.建立基于融合野值检测事件触发机制的卡尔曼滤波器;建立卡尔曼滤波器结构;根据已建立的谐波动态检测状态空间模型,计算一步预测值和预测误差协方差矩阵,计算估计误差协方差矩阵及其上界;通过最小化估计误差协方差矩阵及其上界的迹得到卡尔曼滤波器的增益参数;最后利用卡尔曼滤波器获得谐波状态的估计值,得到谐波信号的幅值和相角估计值。2.根据权利要求1所述的野值影响下基于事件触发机制的谐波检测方法,其特征在于,所述步骤1具体为:步骤1.1.首先给出含有直流衰减分量的谐波信号表达式,如公式(1)所示;y
k
=∑
ni=1
A
i
sin(iwkT+φ
i
)+A
c
e
‑
akT
(1)其中,y
k
表示理想情况下的谐波信号量测值,n表示谐波分量的最高阶数;A
i
和φ
i
分别表示第i次谐波信号的幅值和相角,i=1,2,
…
,n,w为角频率,A
c
e
‑
akT
为直流衰减分量,A
c
和a为常数,k和T分别表示采样时刻和采样周期;步骤1.2.设置系统状态变量x
k
,如公式(2)所示;x
k
=[x
1,k
x
2,k
…
x
2n
‑
1,k
x
2n,k
x
c,k
]
T
(2)其中,x
2i
‑
1,k
=A
i
sin(iwkT+φ
i
),x
2i,k
=A
i
iwcos(iwkT+φ
i
),x
c,k
=A
c
e
‑
akT
;步骤1.3.给定噪声和野值的假设条件,并计算过程噪声协方差矩阵;设过程噪声ω
k
=[ω
1,k
,ω
2,k
,
…
,ω
n,k
,ω
c,k
]
T
和量测噪声v
k
;其中,ω
i,k
表示第i次谐波信号的过程噪声,ω
c,k
表示直流衰减信号的过程噪声;ω
i,k
以及ω
c,k
的表达式如下所示;;;其中,ω
i
(τ)表示均值为0,且方差为σ
i2
=A
i2
/2π的正弦信号的高斯噪声;ω
c
(τ)表示均值为0,且方差为σ
c2
=A
c2
/2π的直流衰减信号的高斯噪声;ω
i
,
k
、ω
c,k
和v
k
满足不等式(3);
||ω
i,k
|| ≤ε
i
,|ω
c,k
| ≤ε
c
,|v
k
| ≤υ
ꢀꢀ
(3)其中,ε
i
、ε
c
和υ为给定的正标量,分别对应表示ω
i
,
k
、ω
c,k
和v
k
的上界;得到,||v
k
|| ≤υ;ε是一个标量,表示||ω
k
||的上界;过程噪声ω
k
和测量噪声v
k
相关,统计特性如下:E{ω
k }=0,E{v
k
}=0,E{x
k
ω
k }=0,E{x
k
v
k }=0;Q
k
=E{ω
k
ω
lT }= Q
k
δ
k,l
,R
k
=E{v
k
v
lT }= R
k
δ
k,l
,S
k
=E{ω
k
v
lT }= S
k
δ
k,l
;其中,x
k
表示k时刻的系统状态,ω
l
和v
l
分别表示l时刻的过程噪声和量测噪声,δ
k,l
为克罗内克函数,S
k
为相关噪声协方差矩阵,R
k
为测量噪声协方差矩阵;Q
k
=diag{Q
k(1,1)
,Q
k(2,2)
,
…
,Q
k(n,n)
,Q
c.k
}为过程噪声协方差矩阵;;;其中,κ为具有可调范围的参数;定义m
k
为间歇发生的野值,描述为:;式中,m
j,k
为第j个野值的幅值,t(j)表示第j个野值出现的时刻;野值出现的时间间隔η和幅值m
j,k
满足η>q,||m
j,k
||>ζ;其中,η=min{θ
j
}
j≥1
为野值出现的最小时间间隔,θ
j
=t(j+1)-t(j),q和ζ为已知正标量;步骤1.4. 考虑过程噪声、量测噪声以及野值的影响,建立谐波动态检测状态空间模型和量测模型,分别如公式(4)和公式(5)所示;x
k+1 = F x
k
+ ω
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)y
k+1
= C x
k+1
+ v
k+1
+ m
k+1
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中,x
k+1
和y
k+1
分别表示k+1时刻的系统状态和量测值,v
k +1
和m
k+1
分别表示k+1时刻的量测噪声和野值;F=diag{F1,F2,
…
,F
n
,F
c
}为状态转移矩阵;,F
c
=e
‑
aT
;C=[1 0 1 0
ꢀ…ꢀ
1 0 1]∈R1×
(2n+1)
为观测矩阵。3.根据权利要求2所述的野值影响下基于事件触发机制的谐波检测方法,其特征在于,所述步骤2具体为:步骤2.1. 利用当前时刻量测y
k
、最新时刻传输值y
ks
以及预设触发阈值γ,设计触发函数h(k),判断当前时刻量测是否为“不必要量测”;触发函数h(k)如公式(6)所示;h(k)=(y
k
-y
ks
)(y
k
-y
ks
)
T
-γ(6)其中,ks表示第s个触发时刻,满足k0<k1<
…
<ks<
…
; 若h(k)<0,则当前时刻量测为“不必要量测”且不被传输;否则,进行下一步判断;
步骤2.2. 利用...
【专利技术属性】
技术研发人员:白星振,李顾辉,丁明玉,李晶,姚夫华,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。