基于无迹Kalman滤波的基波分量提取.pdf

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1、第44卷第l3期电力系统保护与控制vo1．44NO．13Ju1．1．2016三Q!鱼笙Z旦!旦竺!!墨!!!!!旦旦坐!!DOI：10．7667／PSPC151333基于无迹Kalman滤波的基波分量提取吕思颖，黎丹，要航，裴品(广西大学电气工程学院，广西南宁530004)摘要：针对全波Fourier和Kalman滤波算法在提取基波分量时对频率偏移敏感和直流偏移量抑制能力差的缺点，提出了-~0o新的基波分量提取算法。首先以故障信号的直流偏移量、基波角频率和基波分量作为状态变量，建立信号的非线性状态空间模型。然后采用无迹Kalman滤波(U

2、nscentedKalmanFilter，UKF)在信号的非线性模型基础上估计出基波分量。此外，滤波算法还能够实时估计出信号的直流偏移量和基波频率。通过多个算例仿真对算法进行验证与测试，仿真结果证实了算法的可行性和有效性。仿真结果表明，算法对频率突变和直流偏移量突变具有良好的适应性，能快速准确地提取出基波分量。关键词：基波分量提取；直流偏移量；基波角频率；非线性状态空间模型；无迹Kalman滤波FundamentalcomponentextractionbasedonunscentedKalmanfliterLUSiying，LIDan，

3、YAOHang，PEIChan(SchoolofElectricalEngineering，GuangxiUniversity,Nanning530004，China)Abstract：Aimingatthefull-waveFourierandKalmanfilteralgorithms’shortcomingsofsensitivetofrequencychangesandpoorabilityofDCofsetcomponentreductionintheextractionofthefundamentalcomponent，ane

4、wfundamentalcomponentextractionalgorithmispresented．Firstofall，thispaperdefinestheDCofsetcomponent，fundamentalangularfequenc~fundamentalcomponentofthefaultsignalasstatevariables，andestablishesthenonlinearstatespacemode1．Then，theUnscentedKalmanFilter(UKF)isadoptedtoestimat

5、ethefundamentalcomponentbasedonthenonlinearmodelofsigna1．Inaddition，thefilteralgorithmisabletoestimatetheDCofsetcomponentandfundamentalfrequencyinreal-time．Severalnumericalsimulationsarecarriedouttotestifytheproposedalgorithmandtheresultsvalidatethealgorithm’Sfeasibilitya

6、ndefectiveness．ThesimulationresultsshowthatthealgorithmisadaptivetothesuddenchangesoffrequencyandDCofsetcomponent，anditcanextractthefundamentalcomponentquicklyandaccurately．Keywords：fundamentalcomponentextraction；DCofsetcomponent；fundamentalangularfrequency；nonlinearstate

7、spacemodel；UKFKalman滤波[10-11,14J将各次谐波视为噪声，将衰减直0引言流分量作为状态变量进行估计，能够有效抑制各次在电力系统微机保护算法中，如何有效滤除故谐波和衰减直流分量，且算法只需要当前周期的采障信号中的暂态噪声并快速准确地提取出电参量是样值，计算量和储存量小，能够实时在线计算。国内外学者研究热点问题[1-8]。目前普遍采用全波和但是，传统的Kalman滤波普遍采用的线性状半波Fourier算法lJ求取故障信号的基波分量进行态空间方程没有考虑恒定直流分量以及频率偏移，故障判断。全波和半波Fourier无法滤

8、除信号中的衰影响滤波算法的估计精度和对频率偏移的适应性。减直流分量和非整数次谐波分量，对频率偏移比较文献[151建立了含有直流偏移量和基波角频率的非敏感，对测量噪声抑制能力差，计算时间长，响应