无锁相环三相电压暂降检测

针对基于dq变换法的电压暂降检测方法易受锁相环输出信号误差影响的问题,提出了无锁相环三相电压暂降检测方法。首先通过瞬时对称分量法及坐标变换在αβ坐标系下建立含电压正序、负序分量的检测模型,该模型引入90°超前移相算子;然后采用无迹卡尔曼滤波算法构建离散电压暂降检测模型,借用正余弦90°的关系实现移相算子;最后利用MATLAB/Simulink对所提方法在三相电压平衡与不平衡故障中的应用进行仿真,仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于dq变换的动态电压恢复器综合求导检测算法

针对动态电压恢复器（DVR）中电压暂降的检测问题,在分析已有dq变换检测算法的基础上提出基于dq变换的综合求导检测算法。该算法适用于单相系统电压暂降的检测,也可用于三相电压暂降的识别;能够同时消除由单相系统构造虚拟三相系统时产生的时延和分离dq坐标系下的直流分量时产生的时延,并且考虑了发生电压暂降过程中可能伴随的谐波的影响。仿真分析结果表明该算法检测精度较高,实时性好,适合DVR检测的需要。     

基于空间矢量的快速电压暂降检测方法

提出了一种基于空间矢量的快速电压暂降检测方法。该方法通过对三个不同时刻的三相电压信号进行Clark Transform,结合快速椭圆重构算法计算出空间矢量在复平面上的轨迹方程,根据轨迹形状进行电压暂降的检测并识别出故障相。同时由椭圆参数求解出电压暂降过程中电压相位角跳变值,进而根据相位角跳变值对原始电压数据进行移相处理,最终可快速计算出电压暂降深度。仿真实验验证了文中方法的有效性。     

分布式发电系统并网公共连接点电压幅相检测方法

提出一种新型三相幅相检测方法,该方法基于PQR变换,实现了三相电压基波正序、负序分量解耦。电网电压的基波正序分量和负序分量分离后,基波正序分量及基波负序分量的幅值和相位可以分别被检测出来。仿真结果表明,在电网严重谐波畸变条件下,提出的新型三相幅相检测方法克服了传统三相软件锁相环路存在的问题,能准确地跟踪基波正序电压的幅值和相位,在同等检测精度下有效提高了动态响应速度,可应用于分布式发电系统并网公共连接点电压幅相检测。     

一种改进的三相不平衡电压暂降检测算法

目前电压暂降成为了影响电能质量的主要因素,对电网电压进行快速且准确地检测是进行电压暂降治理的前提。文中针对三相不平衡电压暂降,依据对称分量原理提出了一种改进的三相不平衡电压暂降的检测算法。该算法在双dq变换的基础上,首先将所检测的电压信号进行正序负序坐标变换,而后通过三个连续的采样点对坐标变换后dq坐标系下的正序、负序分量中的直流成分进行快速提取,继而通过幅值与相位的计算可分别求得电压正序、负序电压的幅值与相位。最后,MATLAB/Simulink仿真结果验证了该方法的先进性与有效性。     

基于EVSS-LMS算法的三相幅相锁相系统

传统硬件锁相环无谐波畸变抑制能力且只能跟踪单相电压相位,无法有效提取三相正序分量相位的信息。文中为了适应三相电网的数学模型,将传统的变步长最小均方根算法从单输出系统扩展到多输出系统,提出一种三相幅相锁相系统。该系统根据电网电压谐波含量可自适应地调整步长值,从而实现了对谐波干扰有较好的抑制能力;同时,在电压突变等异常情况,对步长值进行重置,提高了对异常情况的处理速度,从而对于电压暂降等场合具有较快的响应速度。实验结果表明,该幅相锁相系统不仅具有较好的谐波和三相不平衡适应能力,而且能近乎无延迟地反映三相系统正序电压分量幅值和相位的变化,可广泛运用于与三相电网相连的电力电子装置。     

动态电压恢复器的无迹卡尔曼滤波检测方法

针对三相三线制系统中动态电压恢复器的信号提取问题,提出了无迹卡尔曼滤波结合数学形态滤波的电压暂降检测方法。在αβ坐标系下建立含电压稳态量和补偿量的基波分量非线性状态空间模型,通过无迹卡尔曼滤波构建状态空间方程,对电压输入信号采用数学形态滤波进行消噪预处理。所提方法实现了对电压稳态量的估计、补偿量的提取及暂降电压正序、负序分量幅值和相位的解耦检测,在动态响应速度及检测可靠性方面具有优越性。仿真结果验证了所提检测方法的正确性和有效性。     

电压正序分量故障检测法的动态电压补偿器设计

针对如何提高电压暂降检测信号快速性、准确性的问题,提出电压正序分量故障检测方法。首先,在单相电压构造的三相系统中,为抑制谐波对检测信号精度的影响,在仿真系统中引入电压正序分量环节,并加强对指定次数谐波的补偿作用,在动态电压补偿器的原有控制策略中增加谐波补偿控制;然后,根据所提控制器进行电压暂降信号的检测;最后,采用Matlab/Simulink工具搭建实际系统仿真模型。仿真结果证明该方法有效提高了检测信号的快速性和准确性,消除了系统中指定次数的谐波,改善了系统的电能质量。     

动态电压恢复器的最优控制和最优滤波

提出基于最优控制和最优滤波的动态电压恢复器控制策略。该控制方法用Sage-Husa卡尔曼滤波器对动态电压的暂降进行检测,同时实现对三相电网电压的锁相功能。该算法实现了在谐波和不平衡条件下正序电压幅值和相位几乎无延时的检测。为加快系统动态响应速度,提出最优控制的策略;同时设计一个最优滤波器——降维卡尔曼滤波器进行电流状态量的观测。降维卡尔曼滤波器的使用不但节省了3个电流传感器,而且加快了控制的响应速度,从而显著提高了不平衡暂降的补偿能力。实验结果证明该文所提出的控制策略的有效性。     

基于改进αβ变换和数学形态学的电压暂降检测方法

针对现有的电压暂降检测方法进行了分析研究,提出了基于改进αβ变换和数学形态学的电压暂降检测方法。首先利用单相电压移相一个大小可调的角度来构造新的αβ两相电压;然后经过dq变换将电压的基波分量转换成直流分量;最后通过数学形态学滤波器对非直流量进行滤波,得到相应的暂降幅值和相位跳变。改进的方法不仅抑制了电压暂降起止时刻可能出现的"异动"现象,而且利用形态学滤波器代替传统低通滤波器,有效地提高了检测速度和精度。仿真结果证明了改进方法的有效性。     

Interharmonics analysis of power signals with fundamental frequency deviation using Kalman filtering

In this paper a spectral decomposition-based method for interharmonic computation is proposed for power systems where the fundamental frequency fluctuates significantly. In the proposed method, the frequency domain components of the voltage waveform are obtained by Kalman filtering. Both the system fundamental frequency and the correct spectrum of the voltage waveform, and hence the exact interharmonics are obtained. The proposed method is tested with both simulated and field data obtained from different electric arc furnace (EAF) plants, where the system frequency deviates continuously due to the fluctuating load demands. Since the interharmonic frequencies are obtained by using Kalman filtering, no leakage effect of the DFT-based methods is involved in case of frequency deviations, which is an important advantage of the proposed method.     

Implementation of Kalman and adaptive Kalman filtering algorithmsfor digital distance protection on a vector signal processor

Implementation of two Kalman filtering processes for use in digital distance protection schemes is discussed. The first method uses Kalman filtering to determine the type of fault and fault location, while the second method utilizes adaptive Kalman filtering and conditional probabilities. Both techniques can be divided into five major components: fault detection, postfault current and voltage estimation (filtering), fault classification, zone computation, and fault location. This research focuses on the implementation of the filtering algorithms on the Zoran ZR34161 vector signal processor. The algorithm was tested on the Zoran vector signal processor simulator. The results are presented and discussed     

基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法

针对变换器中因电解电容退化而引起的等效电阻异变的故障诊断问题,提出了一种基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法。将变换器抽象为一类卡尔曼滤波动态方程。将电路元件参数作为卡尔曼滤波的未知状态,利用电路的电压和电流作为已知矩阵,逆向推导卡尔曼滤波递推公式,完成电力变换器的参数辨识和故障诊断。针对变换器正常状态下的参数辨识结果,表明所提出的逆向卡尔曼滤波参数辨识算法具有较高的精度。同时针对变换器故障状态下的故障诊断结果,表明逆向卡尔曼滤波算法也具有很好的跟踪性,能够快速显示故障元件及其参数变化情况。仿真验证了所提出方法的有效性和实用性。     

基于自适应滤波器的电网谐波检测

为了快速、有效地检测出三相电力系统中的谐波、负序和零序电流,文章在传统自适应检测方法的基础上提出了基于自适应滤波器的电网谐波检测方法。采用最小方差理论和平均原理对自适应滤波算法进行分析,对信号中产生的延时和相移予以有效补偿。文中分析了检测电路的频率特性,且理论上证明了系统的稳定性。检测电路采用锁相环产生参考正交正弦电压信号和在积分器前串接低通滤波器的方法大大提高了系统的检测精度和动态响应特性。仿真结果证明了该检测方法的正确性和优越性,此方法同样适用于电压各分量的检测。     

基于Sigma点卡尔曼滤波器的电力频率跟踪新算法

通过变换,首先将三相电压信号转换成一复电压信号,再利用一种复数型Sigma点卡尔曼滤波(CSPKF)算法以改进对发生谐波畸变和随机噪声干扰的电力系统电压信号的频率进行动态估计和跟踪的过程。理论证明,CSPKF算法与现有的复数型扩展卡尔曼滤波(ECKF)算法相比具有更佳的跟踪精度和稳定性。此外,CSPKF算法还成功解决了所有卡尔曼滤波算法都必须面对的当算法收敛后,系统参数发生突变的情况下需要重置误差协方差矩阵来重新跟踪这些变化的问题,进一步提高了其跟踪速度。对几种暂态电力信号模型的算法仿真表明,CSPKF算法具有优异的动态跟踪性能,迅速跟踪频率和幅值变化的同时又保持了较低的跟踪误差。     

微机保护中卡尔曼滤波模型参数的选择

卡尔曼滤波,是线性、无偏、最小方差的实时递推滤波,是一种高效、优化的数据处理方法。以输电系统的二状态电压模型和三状态电流模型的滤波模型参数的确定,进行了分析研究,以具体线路(山东邹县——潍坊500kV数学仿真线路)为例作了短路过程基频电压和电流分量的最优估计,获得了一套适合于各种故障情况的模型参数。此模型参数之滤波精度和收敛速度俱称满意。本法实时计算简单,特别适合于在高压输电线路的微机保护上应用。     

复杂电网下无功及谐波电流检测算法研究

当电网电压不对称、有谐波畸变、频率突变等情况下,传统的基于瞬时无功功率理论的电流检测法检测结果存在较大误差。根据Ip-Iq电流检测理论,提出一种基于复系数滤波正负序解耦网络的电流检测法,对其进行理论分析和数学建模,设计电流检测网络结构。该方法由于锁相环采用了复系数滤波正负序解耦网络,可在复杂电网情况下准确跟踪基波正序分量相序;由于电流滤波也采用了复系数滤波正负序解耦网络,滤波后的电流可以更精确的实现正负序分离。通过在电网电压不对称、有谐波畸变及频率突变三种情况下对所设计的电流检测网络进行仿真验证,结果表明了本方法的可行性和有效性。     

基于联合卡尔曼滤波的配电网多源异构数据融合

由于传统方法没有对配电网多源异构数据采集的时间进行配准,导致配电网多源异构数据融合时误差大、效率低。针对该问题,提出了基于联合卡尔曼滤波的配电网多源异构数据融合方法。构建了数据纠偏机制,采用最小二乘法对数据采集的时间配准,并采用拉格朗日插值方法对时序数据填充,计算数据关联性。在此基础上,采用联合卡尔曼滤波算法将相同数据融合到同一个类中,以此实现配电网多源异构数据融合。实验结果表明,所研究的数据融合方法不仅能够根据需求一直追踪需求的融合误差,还能够降低节点电压与功率估计的相对误差、提高配电网多源异构数据融合的效率。实验结果不仅证明了所研究融合方法的有效性,还证明了联合卡尔曼滤波算法在数据融合中的适用性。     

基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器

为了研究异步电机矢量控制系统,本文提出了应用电流模型设计Kalman滤波转子磁链观测器的新思路。为一台模型样机设计了基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器,并设计了基于异步电机全阶模型的Kalman滤波转子磁链观测器,还迚行了对比研究,结果表明,两者的估计精度相当。可见,本文所提的基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器是有效的、可行的。由于其状态方程的维数降低,它比基于全阶方程的Kalman滤波转子磁链观测器更适宜于在线观测。     

基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法

提出了一种基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法,对该一体化滤波器的拓扑结构、数学模型、滤波原理进行了详细阐述。该方法将一个背靠背变流装置接入12脉波整流器变压器二次侧的星形与三角形绕组抽头中,通过背靠背变流装置向各绕组抽头中注入指定次谐波电流,并利用该注入谐波电流与12脉波整流器负荷侧所产生谐波电流的磁势平衡,以达到消除12脉波整流器网侧指定次谐波电流的功能,在控制算法上引入比例-积分(PI)+比例-谐振(PR)控制器以实现对指定次谐波分量的无误差跟踪。该方法能有效提高滤波变流装置的电压、电流适应性,从而节省电压匹配变压器的成本,并能充分发挥滤波变流装置的容量潜能。最后,通过仿真和实验验证了所提滤波方法的正确性。