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Allan方差的磁光玻璃型光学电流互感器噪声分析

为了更有效地提高光学电流互感器(OCT)的信噪比,针对OCT的噪声特性,提出一种基于Allan方差的噪声分析方法。应用所提方法结合光电探测器结构以及实验采集得到的噪声性质将噪声分为6类:量化噪声、高斯白噪声、1/f噪声、指数相关噪声、温度相关噪声以及正弦噪声。进一步得到含有6类噪声项的OCT随机噪声模型。针对实测数据,计算辨识了磁光玻璃型OCT随机噪声模型中各主噪声源的噪声系数。实验结果表明所提方法能有效地辨识出磁光玻璃型OCT的各个噪声项系数。通过该方法得到的噪声模型能够提高输出信噪比,为OCT应用实时滤波算法提高测量精度奠定了基础。     

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。     

基于卡尔曼滤波结合锁相环的OCT谐波测量方法

电力系统稳态电流不仅含有基波分量,还包含谐波分量,测量稳态电流各个分量和提高输出信噪比是光学电流互感器(OCT)信号处理的重要环节。本文介绍了基于法拉第磁光效应的OCT的测量原理,针对其低信噪比的特性和电力系统对谐波测量的要求,从时域的角度提出了一种基于线性卡尔曼滤波结合锁相环技术的谐波电流测量方法。在被测电流信号为基波电流、谐波电流和白噪声的混合信号的情况下,建立了线性的测量模型。在Lab VIEW上进行测量验证,结果表明卡尔曼滤波结合锁相环方法在测量稳态电流各个分量的同时能够有效地提高OCT输出信噪比和测量精度。     

基于自学习的LSTM网络短路电流零点预测方法

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此,本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆(LSTM)网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型,并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测;搭建了RTDS试验平台,验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性;讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习LSTM预测精度的影响;仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力,当采样时间为3 ms时,自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当,为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。     

光学电流互感器对继电保护系统的影响研究

以光学电流传感器(OCT)为代表的新型电流互感器的出现，解决了继电保护中传统电磁式电流互感器的饱和以及暂态精度不高等问题。文中根据Faraday磁光效应OCT的工作原理和特点，并依据无缝通信系统协议IEC 61850，提出了利用光纤以太网实现OCT与微机保护接口的方案。比较了采用光学电流互感器的继电保护装置与采用传统电磁式电流互感器的继电保护装置，得知采用OCT可显著提高继电保护装置的灵敏性及可靠性。     

复杂波形剩余电流保护器的设计

采用磁调制式电流互感器法对含有脉动直流分量、甚至含有平滑直流分量的复杂波形剩余电流进行检测,同时采用基于IIR数字低通滤波器对采集的信号进行滤波处理,提高了滤波精度。基于浮点型DSP TMS320F28335进行软件设计,实现复杂波形剩余电流的精确采样分析,对复杂波形剩余电流检测满足标准要求。     

自愈光学电流互感器技术及其工程应用

介绍了法拉第磁光效应光学电流互感器(optical current transformer,OCT)的基本原理,在分析其实用化问题的基础上提出了自愈OCT技术,有效地提高了OCT的测量精度和运行稳定性。根据IEC60044-8标准,对设计的自愈OCT进行性能测试,试验结果表明研制的样机具有很好的测量线性度,在-40～+60℃的温度范围内,稳态测量精度优于0.2%。多年的工程应用情况表明,自愈OCT测量持续准确,精度明显高出常规电流互感器,具有工程实用化前景。     

光学电流互感器的关键技术

通过对光学电流互感器(OCT)的2种主要类型磁光电流互感器(MOCT)和光纤电流互感器(FOCT)的原理介绍和详细分析,指出MOCT的光学传感头加工、测量受光功率波动的影响,分析了FOCT光纤器件的非理想偏振特性,以及光纤材料的Verdet常数的补偿等关键技术和存在问题.MOCT、FOCT共同存在小电流测量时信噪比较低的问题.     

自适应光学电流互感器的基础理论研究

针对阻碍光学电流互感器(OCT)实用化的测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,文中在分析了光学电流互感器(OCT)的开环机理后,提出了相应的解决方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构。以标准检测系统为平台,按照测试标准IEC60044-8对自适应光学电流互感器进行了精度检测,检测结果表明自适应光学电流互感器稳态测量精度达到了0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。安装于河北省保定市某变电站的110kV线路上的自适应光学电流互感器已经连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器具有长期运行稳定性。     

基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(APF)中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源.串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果.文中以脉宽调制逆变器为核心,建立了滤波器的数学模型,并对其滤波特性进行了分析.提出了改善其滤波效果的3项有效措施,即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术.设计了一套基于数字控制的10 kVA APF样机,实验结果证明了原理分析的正确性.     

改进粒子BP神经网络在变电站噪声控制中的应用

为了改善变电站噪声控制中已有自适应降噪滤波算法的自适应能力差、收敛速度慢等弊端,提出了一种新的基于粒子群优化（PSO）的误差反向传播神经网络（BPNN）智能滤波算法。该算法针对PSO算法易出现无法兼顾局部、全局搜索和群体多样性丢失等问题,采用以粒子“亲密”度为依据来自适应调整粒子惯性因子和变异率的改进策略;利用该改进粒子群优化（IPSO）算法取代梯度下降算法,实时优化BPNN的权、阈值,使噪声迅速降低,再用梯度下降算法对BPNN的权、阈值作进一步的精细优化,使噪声得到更大程度上的抑制。文中以某变电站变压器噪声信号为仿真声源,分别利用所提算法、PSO-BPNN算法及BPNN算法对该声源信号进行主动抑制,结果表明所提算法性能明显优于另外2种算法的性能,使变压器降噪系统性能得到较大的改善。     

改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法

为较好地解决低通滤波器的延时问题,分析了低通滤波器和积分器对谐波电流检测精度和检测响应过程的影响,采用移动窗积分法改进了单位功率因数谐波电流检测法的暂态性能,提出了改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法。Matlab/Simulink仿真结果表明该方法提高了传统检测方法的实时性,可较好地跟踪负载的变化。基于数字信号处理器的并联有源滤波器实验验证了该方法的可行性和有效性。     

一种新模式常规采样GOOSE跳闸变压器保护的设计及应用

为解决智能变电站复杂数字采样回路环节引起的采样数据异常,提出一种新模式的常规采样GOOSE跳闸变压器保护设计方法。利用NPI插件实现模拟量双AD直接采样的新采样回路并兼容GOOSE信息传输,同时配合基于滑动数据窗的双AD实时采样数据互校验判据,用于监测采样数据的有效性。另外,针对特高压变压器涌流特性,提出了一种分相差流谐波或闭锁、非间断点开放的综合励磁涌流识别判据。仿真结果表明,综合励磁涌流识别判据可以应用于新模式的变压器保护。     

改进型UPF谐波电流检测方法的仿真研究

谐波电流对电网的污染日益严重,实时、准确地检测出电网中的谐波电流是谐波抑制和无功功率补偿的一项关键技术.本文对基于单位功率因数的谐波电流检测方法进行了改进,用移动窗积分法取代检测中常用的低通滤波器.使用MATLAB中的电力系统模型库对两种方法建立了仿真模型,并进行了计算机仿真.仿真结果证明,此改进方法原理简单、工程上易于实现,可以有效地改善由低通滤波器产生的检测延时问题,提高谐波电流检测的动态响应速度.     

一种改进的瞬时导数法计算阻抗方法

阻抗的精确测量有利于提高继电器动作速度和准确性。导数法是微机保护中最常用的一种算法之一。传统的导数法计算阻抗精度对滤波器滤高频能力和采样频率有较高的要求。无误差修正思想虽能克服该不足,然而实时性较差。为了提高导数法计算阻抗的精度和实时性,提出了一种改进的瞬时导数法计算阻抗方法。理论推理和仿真结果都证明了该方法所需的数据窗少,有利于降低运算精度对数字滤波器滤高频能力和采样频率的高度依赖,可以实时地计算阻抗。     

阻抗可控的并联混合型有源电力滤波器

针对高压交流电力系统,提出一种基于阻抗可控的并联混合型有源电力滤波器新原理。通过电力电子变换器的控制,使得并联变压器呈现可控的阻抗。它始终对谐波呈现近似为零的低阻抗,从而输导系统中的谐波电流,流入并联变压器支路;同时对基波呈现连续无级可调的电抗,与无源电力滤波器相结合,实时补偿系统的无功功率。为满足有源电力滤波器大容量的工程需要,并联变压器采用二次侧多补偿绕组的结构。提出一种适合该滤波原理的指令电流运算方法。仿真结果表明此滤波新方案具有良好的谐波抑制和无功功率补偿的性能。