基于序贯卡尔曼滤波的OCT信号处理方法研究

使用光学电流互感器(Optical Current Transducer,OCT)测量小电流时,测量得到的内部噪声信号往往大于光电信号,测得的读数不能正确反映电流的真实值。有效滤除噪声,提高信噪比是OCT信号处理的关键所在。介绍了基于法拉第磁光效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性,在被测电流为交直流混合信号的情况下,建立合适的滤波状态空间模型,采用序贯卡尔曼滤波的方法在Lab VIEW上进行仿真。结果表明序贯卡尔曼滤波算法能够对测量电流实时进行信噪分离,同时准确分离出交流和直流分量,提高了输出信噪比和测量精度。     

基于αβ变换和自适应卡尔曼滤波的任意次谐波电流检测

为了实时准确地检测实际电力系统的谐波电流信号,提出了一种基于αβ变换和自适应卡尔曼滤波的任意次谐波电流检测方法.该方法首先对三相电流信号进行归一化处理,然后通过αβ变换将含有谐波和噪声的三相不对称电流信号分解为两个互相垂直的αβ分量,建立含有基波和谐波正负序分量的卡尔曼滤波状态方程,通过改变状态方程的参数可以实现任意指定次谐波的检测.最后利用卡尔曼滤波算法快速准确地检测三相不平衡电流信号的基波分量和任意次谐波分量.通过自适应修正系统噪声方差阵Q,降低模型误差并有效抑制滤波发散现象.MATLAB仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法

为解决电网谐波污染造成电能计量表计误差问题.提出了一种基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法.分析了该锁相环的系统结构,并证明系统输出能收敛于外输入信号的基波瞬时幅值和瞬时相位,且它对于输入信号基本频率的小变化是鲁棒的.利用该锁相环能实时跟踪输入的基波分量和总的谐波分量,并能准确获得基波的频率/周期.在此基础上,结合积分平均功率法,可得到基波有功功率、总谐波有功功率,还能得到基波无功、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率等指标.仿真结果证明该方法在谐波环境下电能计量具有较高的精度,总有功功率误差小于0.2%.     

光学电流互感器及其应用评述

光学电流互感器(OCT)以其优良性能而非常适于电力系统尤其是高电压等级的系统以提高设备安全性降低成本。为进一步促进OCT在系统中应用,利于建设数字电力系统,评述了在电力系统继电保护、数字化变电站、动态观测、故障录波、故障定位、谐波测量等方面的应用情况。国内自主研制的基于Faraday磁光效应原理的OCT具有良好的动态响应能力和绝缘性能,能精确地测量非周期分量及各种交流谐波分量,且无饱和现象,并利用自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构,解决了阻碍OCT实用化的测量温漂和不能长期稳定运行的问题,稳态测量准确度可高于0.2级。安装于河北省保定市某变电站110 kV线路上的OCT已连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器(AOCT)具有长期运行稳定性,能满足现代电力系统发展的要求。     

变步长自适应LMS有功电流检测方法研究

传统的基于自适应噪声对消原理的谐波电流检测方法具有实现简单、自适应性强等优点,但算法中步长的选择需要在收敛速度和稳态精度之间折中考虑,降低了算法的实用性。提出一种新的变步长自适应最小均方(LMS)谐波检测算法,将负荷电流中基波有功分量与自适应滤波器输出基波有功分量的差值作为跟踪信号,利用滑动积分提取跟踪信号与电压相位信号乘积的直流分量,再将结果与权系数比值的绝对值作为模糊调整步长的输入量,进行谐波电流检测。该算法在保持高精度谐波检测的同时,又具有较快的收敛速度。仿真结果验证了所提谐波电流检测算法的有效性。     

基于DFT的无锁相环三相有功电流实时检测方法

在基于瞬时无功功率和傅里叶变换等的单相、三相电路谐波检测方法中,检测性能受锁相环的输出信号误差制约,而不带锁相环的检测方法难以分离基波有功、无功电流.考虑电网电压不对称且畸变的情况,文中提出一种基于迭代DFT变换的无锁相环三相有功电流、无功电流检测方法.利用αβ变换将三相变为两相,并将α轴和β轴分量构成复数,经迭代DF...     

基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测

针对三相四线制电力系统的结构特点及现有谐波检测方法的不足,提出了一种基于二维线性滤波器和瞬时对称分量计算的不对称三相四线制谐波电流检测新算法。该算法的检测原理是利用二维线性滤波器分别检测出各相不对称基波电流,通过改进瞬时对称分量法得到各相电流基波正序分量,从而检测出各相谐波电流。理论推导和Simulink仿真结果表明,该方法能够准确快速地检测出三相四线制电力系统中的谐波电流及无功电流,具有较好的动静态性能。     

基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测

针对三相四线制电力系统的结构特点及现有谐波检测方法的不足,提出了一种基于二维线性滤波器和瞬时对称分量计算的不对称三相四线制谐波电流检测新算法.该算法的检测原理是利用二维线性滤波器分别检测出各相不对称基波电流,通过改进瞬时对称分量法得到各相电流基波正序分量,从而检测出各相谐波电流.理论推导和Simulink仿真结果表明,该方法能够准确快速地检测出三相四线制电力系统中的谐波电流及无功电流,具有较好的动静态性能.     

无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测新方法

提出了新的无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测方法.该种方法不需要锁相环电路,只需要通过构造任意初相位的基频正余弦信号,再与负载电压和电流经过相关变换后,就能分离出电压的基波分量,以及电流的基波有功分量,从而最终检测出电路的谐波与无功综合电流.在电网电压无畸变和存在畸变两种情况下分别进行了仿真.仿真结果证实其能够实现电网在有源滤波器的作用下只提供负载基波有功分量的目的,且不受电网电压畸变影响.     

无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测新方法

提出了新的无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测方法。该种方法不需要锁相环电路,只需要通过构造任意初相位的基频正余弦信号,再与负载电压和电流经过相关变换后,就能分离出电压的基波分量,以及电流的基波有功分量,从而最终检测出电路的谐波与无功综合电流。在电网电压无畸变和存在畸变两种情况下分别进行了仿真。仿真结果证实其能够实现电网在有源滤波器的作用下只提供负载基波有功分量的目的,且不受电网电压畸变影响。     

基于锁定放大器的光学电流互感器的研究及应用

随着电力系统的发展,传统的直流互感器因为种种缺点已经难以适应超高压直流测量的需要.光学电流互感器自问世以来,以其无饱和、高绝缘、抗电磁干扰等诸多优点成为传统电磁式电流互感器的替代产品.但长期以来因种种不利因素的困扰OCT的实用化迟迟没有提上日程.本文针对提高光学电流互感器的输出信噪比展开研究,分析OCT的信噪特性,进行...     

Fast frequency and harmonic estimation in power systems using a new optimized adaptive filter

This paper presents an adaptive filter for fast estimation of frequency and harmonic components of a power system voltage or current signal corrupted by noise with low signal to noise ratio (SNR). Unlike the conventional linear combiner (Adaline) approach, the new algorithm is based on an objective function often used in independent component analysis for robust tracking under impulse noise conditions. However, the accuracy and speed of convergence of this algorithm depend on the choice of step size of the filter and its adaptation. Instead of choosing the step size η and the parameter β of the cost function by trial and error, an adaptive particle swarm optimization technique is used alternatively to obtain both η and β to reduce the error between the observed voltage or current samples and the estimated ones. Using the optimized values, the amplitude and phase of the fundamental and harmonic components are estimated. Further, the extracted fundamental component is used to estimate any frequency drift of the power system recursively using an optimized error function obtained from three consecutive voltage samples. To test the effectiveness of the algorithm, several time-varying power system signals are simulated with harmonics, interharmonics, and decaying dc components buried in noise with low signal-to-noise ratio (SNR) and are used to estimate the frequency and harmonic components. This approach will be useful in islanding detection of a distributed generating system.     

基于粒子滤波的光学电流互感器信号处理方法研究

有效滤除噪声,提高信噪比（SNR）和测量精度是光学电流互感器(OCT)信号处理的重要环节。介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性。针对光学电流互感器低信噪比的特性,提出了采用粒子滤波的方法来从时域的角度提高输出信噪比。在被测电流为直流和交流两种情况下,分别建立合适的滤波动态空间模型,选择合适的参数后采用裂变自举粒子滤波算法（FBPF）在Matlab上进行两种情况下的仿真验证,结果表明粒子滤波算法能够有效地提高输出信噪比和测量精度。     

基于S变换的间谐波检测算法研究与仿真分析

间谐波是反映电能质量的一个重要参数,其测量算法有多种。研究了一种基于改进S变换的间谐波检测方法,它是一种短时傅里叶（STFT）和连续小波（CWT）变换相结合的时频分析法。与STFT相比,S变换的窗口高度、宽度都可随频率调整;与CWT相比,实现了相位的修正,提高了间谐波的测量精度。本文在MATLAB平台上对稳态信号、非稳态信号以及不同信噪比时的信号进行了仿真分析,给出了间谐波的频率和幅值测量精度。     

光学电流互感器对线路差动保护的影响

基于Matlab/Simulink和ATP,建立了电网模型、电磁型电流互感器、光学电流互感器以及线路纵联差动保护的仿真模型。引入了一套保护系统测量单元和决策单元的评测指标。对于同一线路差动保护,在相同故障条件情况下,分别安装电磁式电流互感器和光学电流互感器进行了对比仿真。以评测指标为基准,定量分析了光学互感器对线路差动保护的影响。结果表明,光学电流互感器能降低保护测量单元的稳态误差,加速保护动作,减小误动、拒动情况的发生,从而有效提高了线路差动保护的可靠性和快速性。但光学电流互感器却易导致测量单元产生较大的过冲量,其抑制直流分量的能力也较差,这将给保护带来潜在的误动可能性。     

基于改进UPF滤波算法的稳态及短路电流下光学电流互感器信噪分离研究

我国大力发展特高压电网,对电流互感器的测量精度和速度提出了更高的要求。当输入电流信噪比低时,光学电流互感器(OCT)很难从频域角度进行滤波。因此提出无迹粒子滤波算法(UPF)来提高OCT的信噪分离能力,并针对传统UPF计算量大导致实时性较差的问题,采用基于全局采样的改进UPF滤波提高滤波的实时性。之后对电力系统发生三相短路下该滤波情况进行讨论,以改进UPF滤波中的残差作为阈值进行计算。最后在Matlab进行仿真验证,结果表明基于全局采样的改进UPF方法有效提高了输出信噪比和滤波精度,短路时也能快速、准确滤波,为继电保护装置提供电流。     

Implementation of Differential Equation of Single-Phase Source-Load System Based Control Algorithm for Three-Phase DSTATCOM under Stiff Source

This paper focuses on implementation of differential equation of the single-phase source-load system based control algorithm for three-phase distribution static compensator (DSTATCOM) in a power distribution system with a stiff source. The DSTATCOM has been adopted to alleviate the power quality issues such as load unbalancing, reactive power, and current harmonics, which are caused by solid-state equipment and devices. The proposed control algorithm is employed for extraction of fundamental active and reactive current components of polluted load currents, which are used for estimation of reference source currents. The control algorithm carries out computations by using a sliding sampling window that has a width of half of the fundamental cycle. The primary advantages of this control algorithm are immune to noise, not influenced from DC component that may exist in load current, and being less affected from frequency deviations. A prototype of voltage source converter (VSC)-based DSTATCOM is developed using a field programmable gate array (FPGA) processor to validate the proposed control algorithm and its performance is analyzed under steady-state and dynamic conditions. Experimental results demonstrate satisfactory performance of the DSTATCOM with the proposed control algorithm under linear and non-linear loads.     

基于互高阶谱MUSIC法的间谐波检测

在电力系统中,准确有效地确定信号中的间谐波分量,对于改善电能质量有重要意义。研究了一种间谐波幅值和频率的估计算法--基于互高阶累积量的多信号分类法MUSIC(Multiple Signal Classification)方法,该方法可以有效地抑制非相关噪声和高斯噪声,在混合噪声和低信噪比的条件下,仍具有很高的谱分辨率和谱估计性能。为了证明其有效性,采用一具体的电力系统谐波模型进行仿真。仿真结果表明:在色噪声背景下,信噪比为-20dB时,且不需要对分析数据进行整周期采样,仍可以有效地估计出间谐波的频率和幅值,谱估计性能稳定,具有一定的工程应用前景。     

对国内100MW及以下机组保护产品研发方向的探讨和思考

从机组保护的两次市场细分入手,阐述了第二次市场细分中100MW及以下小机组保护产品所表现出来的一些新特点,并进一步指出了这些特点在小机组保护产品研发中的取舍问题。最后针对小机组保护采用双主双后双套配置的研发模式进行了探讨。