基于改进强跟踪UKF的电压暂态扰动检测

针对目前强跟踪滤波器在电压暂态扰动检测方面,在强非线性系统下存在参数估计精度不够,高维滤波器模型下计算复杂等问题,结合STF和UKF提出一种基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波器(MSTUKF)的电能质量扰动检测方法。在状态变量发生突变时,通过次优渐消因子自适应调节过程噪声协方差矩阵的权重,在满足强跟踪滤波器不同时刻残差序列正交条件下,推导MSTUKF成立的充分条件。该算法较传统的STF方法改善了滤波器的估计精度,无需求解雅可比矩阵,只需一次UT变换,计算复杂度降低,且保留了STF在模型失配情况下的强鲁棒性。将所提方法与传统STF进行对比,仿真实验结果表明:所提方法更能快速、准确地检测到电压暂降、暂态脉冲及暂态谐波信号发生的起止时刻,跟踪到突变幅值和突变相位,验证了改进的强跟踪UKF是电能质量扰动检测的一种好的解决方案。     

基于改进HHT的电能质量扰动检测方法*

为了精确检测电网中复杂非平稳扰动信号的时频特性,提高希尔伯特-黄变换(HHT)方法的时频定位能力,本文提出一种基于改进HHT的电能质量扰动检测方法。针对电压暂降与短时间中断、谐波和复合扰动信号,该方法采用移动平均法对HHT得到的瞬时幅频参数进行均值化,进而从Hilbert谱中提取信号在不同时间和频率的能量密度,定位扰动信号的起止时刻。仿真结果表明,该方法能够准确、快速地获取谐波信号的频率成分、幅值及突变时刻,分析电压暂降与短时间中断信号的幅值及起止时刻,同样适用于复合扰动信号检测,相对于传统的HHT方法具有更高的精度及时频分辨率。     

基于多变换-谱峭度的配电网暂态电能质量扰动检测与辨识方法研究

针对配电网暂态电能质量扰动类型众多和噪声环境复杂等因素造成的暂态电能质量扰动精准辨识难度大等问题,论文深入研究了一种基于多变换和谱峭度的智能配电网暂态电能质量精准检测与辨识方法.该方法先通过小波变换消除信号中的噪声,然后对消噪后的信号进行小波变换检测出暂态电能质量扰动的幅值和时刻,并利用谱峭度对信号的冲击成分敏感及抗噪能力强等特性,通过对消噪后的信号短时傅里叶变换的谱峭度计算辨识出暂态脉冲、暂态振荡和短时电压变动,通过对短时电压变动扰动进行希尔伯特-黄变换检测出短时电压变动中的电压暂降、电压中断和电压暂升的瞬时频率和瞬时幅值,进而辨识出电压暂降、电压中断和电压暂升.该方法避免了HHT对暂态脉冲、暂态振荡的无用检测,具有计算过程简单、检测精确度高、辨识精确性高、通用性强等诸多优势.     

基于预测机制的电能质量扰动检测方法研究

通过对现有各种扰动监测算法的研究和比较,提出了一种基于线性预测机制的时间域电能质量扰动检测方法。将待分析的电网信号通过由线性预测机制得到的误差预测滤波器,当电网中发生电能质量扰动时,预测信号波形会在扰动发生及结束时刻产生突变,使得所提检测算法能够及时检测到电网中发生扰动信号的起始时刻和持续时间。仿真和试验结果表明了所提方法能准确检测电压暂升、暂降等变化相对缓慢且延续时间也相对较长的暂态扰动信号,对电压骤降等变化时间极为短暂的瞬时性扰动信号依然具有良好的监测效果。     

基于预测机制的电能质量扰动检测方法研究

通过对现有各种扰动监测算法的研究和比较,提出了一种基于线性预测机制的时间域电能质量扰动检测方法.将待分析的电网信号通过由线性预测机制得到的误差预测滤波器,当电网中发生电能质量扰动时,预测信号波形会在扰动发生及结束时刻产生突变,使得所提检测算法能够及时检测到电网中发生扰动信号的起始时刻和持续时间.仿真和试验结果表明了所提方法能准确检测电压暂升、暂降等变化相对缓慢且延续时间也相对较长的暂态扰动信号,对电压骤降等变化时间极为短暂的瞬时性扰动信号依然具有良好的监测效果.     

基于S变换模矩阵的电能质量扰动信号检测与定位

针对电能质量扰动信号的检测和定位问题,提出了一种基于S模矩阵幅值平方和均值的扰动定位算法,并对常见的几种扰动信号进行S变换仿真,应用S模矩阵幅值平方和均值定位扰动发生时间和持续时间,分析谐波成分等.仿真结果表明,所提算法简洁有效,能够准确分析谐波成分和定位扰动信号,可以估计电压暂降、电压暂升以及电压中断等扰动信号的变化幅度.     

基于最优组合赋权改进S变换的电压暂降检测方法

电压暂降是电能质量问题的一种,为了能更准确快速地对电压暂降进行检测分析,文章提出了一种基于改进S变换的电压暂降信号检测方法,利用基频幅值差分平方向量检测电压暂降信号的起止时刻,通过定义起止时刻误差、暂降深度误差、局部标准差、峰度和能量五个指标得到其与改进S变换高斯窗调节因子的关系曲线,应用最优组合赋权法对该五项指标进行赋权,从而得到S变换的最优参数。仿真结果表明,通过文中提出的方法易于得到基频幅值差分平方向量曲线以及突变点曲线,从而更准确地定位暂降发生的起止时刻;相位跳变曲线能够更好地反映电压暂降的相位跳变情况;基频幅值曲线能够更准确地检测出电压暂降的暂降深度;时间幅值平方和均值曲线能更精确地反映电压暂降发生的起止位置。     

一种新的电压暂态信号检测方法

暂态电能质量扰动包括电压骤降、电压骤升以及供电瞬时中断问题,而据统计和案例反映,造成用户用电设备异常运行或停电的绝大部分因素是电压骤降问题.为了检测电压暂降信号的特征值,本文提出了一种小波包变换和平方检测相结合的新检测方法.该方法采用小波包变换对扰动信号奇异点进行检测,准确定位扰动的起始时刻和终止时刻;采用小波包变换对信号进行平方解调,以求解扰动信号幅值.算例研究表明:在含有多种暂态扰动的情况下,该方法可以实现对骤降信号特征值的检测.     

基于模糊自适应形态滤波器和S变换的暂态电能质量扰动检测

提出一种基于模糊自适应形态学滤波器与S变换结合的暂态电能质量扰动检测方法。该方法根据数学形态学理论和模糊控制原理构造一种模糊自适应形态学滤波器,对扰动波形进行预处理,以滤除信号中的随机、脉冲等多种噪声,可较好地保留信号的基本特征,对于滤波后的信号波形,利用S变换幅值包络线对暂态电能质量扰动起止时间进行检测。最后通过对噪声背景下含电压骤升、电压中断和电压骤降电磁暂态现象的电压信号进行仿真验证,结果表明该方法具有计算简单、快速和准确的特性和优点。     

基于DOS变换的微电网电压暂降快速检测

针对微电网电能质量监控过程中,最为常见的电压暂降,提出一种基于DOS变换的微电网电压暂降快速检测新方法。首先介绍了DOS变换的基本原理,然后利用DOS变换分析电压暂降信号的时频特性,接着构造DOS变换基频时间-幅值包络曲线与频率-幅值包络曲线,最后对所得曲线进行分析得到扰动的起止时刻和持续时间。Matlab仿真结果验证了该方法的准确性与快速性,并且能准确地检测含谐波和噪声环境下的电压暂降。     

基于扰动功率法的短期电能质量扰动源判定

文中采用扰动功率法对电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动进行扰动源的判定,对公共连接点的各个支路,其扰动功率初始峰值极性作为扰动方向判定的依据,极性不同的支路为扰动源所在的支路.仿真结果表明,该方法对判定电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动的扰动源有较好的效果.     

基于扰动功率法的短期电能质量扰动源判定

采用扰动功率法对电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动进行扰动源的判定,对公共连接点的各个支路,其扰动功率初始峰值极性作为扰动方向判定的依据,极性不同的支路为扰动源所在的支路。仿真结果表明,该方法对判定电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动的扰动源有较好的效果。     

基于扰动功率法的短期电能质量扰动源判定

采用扰动功率法对电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动进行扰动源的判定,对公共连接点的各个支路,其扰动功率初始峰值极性作为扰动方向判定的依据,极性不同的支路为扰动源所在的支路。仿真结果表明,该方法对判定电压骤升、电压骤降、短时停电等短期电能质量扰动的扰动源有较好的效果。     

Extended disturbance observer for nonlinear system with time-varying disturbance gain

In control engineering, the disturbance is a major problem that deteriorates system robustness. To address this problem, a disturbance observer (DOB) has been proposed and developed. In particular, a general method of estimating high-order disturbance, expressed as a time series expansion, was studied (H-DOB). However, systems to which H-DOB are applicable are limited to those in which disturbance gain is constant. This constraint degrades the generality of H-DOB because applicable systems are limited. Therefore, by expanding to a system with a time-varying disturbance gain, we propose a more general H-DOB. The DOB proposed in this paper redesigns the dynamics of the observer based on the structure of the H-DOB. The proposed DOB is applicable even if the system is highly nonlinear. This paper verifies the convergence of the proposed DOB through proof. Using this proof, the same characteristic error dynamics can be obtained, so the same design method can be applied. The simulation for the verification of the proposed method performs disturbance estimation of the extension system. This simulation proves that, compared to H-DOB, the proposed DOB has good disturbance estimation performance.     

扰动补偿的陀螺稳定平台单神经元自适应PI控制

针对陀螺稳定平台受未知非线性干扰的影响,提出了一种基于扰动补偿的单神经元自适应PI控制策略.利用扰动观测器观测出各种扰动,将其作为补偿信号前馈到控制输入端,提高平台的抗干扰能力;同时利用神经元的自学习和自适应力对PI参数进行在线调整,保证了平台在外界扰动和系统参数变化情况下对目标稳定跟踪的能力.通过在某型号实验装置上的试验结果表明,该方法对不确定扰动具有较强的抗干扰能力,提升了稳定平台的自适应性和鲁棒性.     

Construction of a control system for disturbance rejection using a dual observer

A well‐known control system which can reduce the adverse effects of disturbances is a disturbance observer. However, in many cases of mechanical systems, system disturbances which do not satisfy the matching condition may be imposed. Therefore, it may be difficult to reduce the adverse effects of the disturbances by the traditional disturbance observer. In this paper, a method of control system synthesis for disturbance rejection using a dual observer is proposed. This method is based on the zeroing induced by the disturbance localization problem. This problem may be solved by dividing the state space into observable subspace and unobservable subspace. As compared with an H_∞ controller based on perfect observation, the usefulness of the proposed control system for disturbance rejection is demonstrated by numerical simulations for a two‐mass spring system. © 2002 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 138(4): 50–60, 2002; DOI 10.1002/eej.1138     

电能质量扰动发生器控制策略及其实现

为了测试电力变压器、CVT、电力电容器、无功与谐波补偿装置等试验设备在电能质量扰动下的工况,设计了一种电能质量扰动发生器,能模拟实际电网输出各种形式电压与电流扰动。采用电压外环与电流内环的PWM整流控制实现了直流电压的稳定;利用电压前馈与重复学习相结合的控制策略实现了发生器较高精度输出;利用DSP+FPGA构建控制系统具有较好的实时性与可靠性。通过10 kV、2 MVA工业样机实验,证明了设计的正确性。     

基于改进扰动功率和能量法的暂态扰动定位

功率和能量法是一种定位电能质量扰动问题的常用方法,但它在定位向系统注入能量的扰动类型时,会发生原理性错误。文中对此进行了改进,提出一种基于改进功率和能量法的暂态扰动定位方法。改进法结合了扰动初始能量的极值和扰动初始电压的极值,使其可以同时处理向系统注入能量的扰动和系统释放能量的扰动。改进方法不需要在定位前对暂态扰动进行分类,就可以对2类暂态扰动进行准确的定位。对比仿真分析表明,改进方法达到了准确定位2类暂态扰动的目的。     

二次扰动信息及其在继电保护中的应用

故障后的电力系统经常伴随着断路器开断操作或转换性故障等二次扰动，二次扰动会引起继电保护装置的不正确动作，甚至造成大面积停电或稳定性破坏事故。论文定义并分析了二次扰动和二次扰动信息，提出了根据叠加原理计算二次扰动信息的计算方法，分析了二次扰动对继电保护的影响并探讨了利用二次扰动信息构造继电保护的可能性。     

具有扰动观测及实时补偿的大型光电望远镜主轴控制技术

为了降低各种内外干扰对大型光电设备成像精度的影响,对控制回路进行了扰动观测补偿器设计。首先,通过开环实验方法估计出设计观测器所需要的控制量增益b;其次,通过仿真建模给出控制器的参数设计,并进行性能分析。结果表明,该控制方法能够在不增加系统闭环带宽的前提下,将系统在中低频段的扰动抑制能力提高10dB。最后,在直流有刷力矩转台上进行了性能对比实验。实验结果表明,与PI控制器相比,系统性能在低、中、高速3种状态下都得到了明显改善。0.1°/s的阶跃响应下调节时间减少3.7s;1°/s的阶跃响应下调节时间减少0.25s,且稳态误差从0.025 7°/s减小至0.018 9°/s;10°/s的阶跃响应下稳态误差从0.113°/s减小至0.061 7°/s。可见,使用同一组控制参数,该控制方法能实现在中低、中、高速运行下的高性能控制,且只需调试2个参数,简单易实现。