[發明專利]一種基于廣義卡爾曼濾波的諧波辨識方法

有效

• 申請號: 201310119326.1
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN103245831A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 姚建均;狄多濤;姜貴林;高爽;嚴寒;肖蕊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種諧波辨識方法領域，具體涉及一種用于電力系統諧波辨識或者控制系統中的諧波辨識方法。

背景技術

在電力系統中，諧波是負荷非線性所產生的電壓電流的畸變，諧波消耗無功儲備、影響電能計量，增加電能傳輸和利用的損耗，使設備過熱，加劇設備的老化并縮短使用其使用壽命。產生的諧波諧振會造成電器元件的故障損毀，嚴重危害著電氣環境。在信號干擾方面，諧波會產生電磁干擾，降低通信系統的通訊質量，造成重要元件和敏感元件的誤動作，擾亂自動控制裝置正常運行，使可靠性下降。諧波已成為電力公害。為了消除諧波成分，需要首先將諧波成分的信息辨識出來，以作為諧波消除的依據。

從查到的專利和文獻的情況來看，已有使用卡爾曼濾波作為諧波辨識方法的例子，但他們將信號狀態空間假設為簡單的線性情況，使用線性形式的信號模型，以標準卡爾曼濾波作辨識算法，沒有考慮實際信號的非線性特性。這樣的辨識方法在卡爾曼濾波計算后還需要進行解算才能得到作為辨識結果的各次諧波幅值和相位，實時性不佳。

期刊文章“基于擴展卡爾曼濾波器的異步電機轉速辨識”(李劍飛，尹泉，萬淑蕓.基于擴展卡爾曼濾波器的異步電機轉速辨識[J].電工技術學報.2002,10,17(5).40-44.)采用擴展卡爾曼濾波來辨識異步電機的感應電流的方法來間接地辨識電機轉速，所解決的實際問題和采用的方法及創新點均與本發明的諧波辨識存在巨大差異，是基于異步電機模型進行的。而碩士學位論文“基于卡爾曼濾波算法的動態諧波狀態估計技術研究”(祝石厚.基于卡爾曼濾波算法的動態諧波狀態估計技術研究[D].重慶大學2008)是以線性模型和線性卡爾曼濾波作為研究對象的，與本發明差異巨大。在“中國搜索專利數據庫”（http://www.soopat.com/）和“中國知識產權數據庫”(http://www.cnipr.com/)中檢索到幾篇相關專利。發明專利“一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統波形再現控制方法”和發明專利“一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統隨機振動控制方法”都是卡爾曼濾波器在電液伺服系統中的應用，但是并沒有將卡爾曼濾波作為辨識算法進行諧波辨識，與本發明有本質的區別。發明專利“系統模型未知的自適應卡爾曼濾波方法”是一種特殊的卡爾曼濾波方法，沒有涉及在諧波辨識問題中的具體應用，與本發明的特點沒有沖突。

“Power?system?harmonic?analysis?using?the?Kalman?filter”(Karen?Kennedy,Gordon?Lightbody,Robert?Yacamini.Power?system?harmonic?analysis?using?the?Kalman?filter.Power?Engineering?Society?General?Meeting,2003,IEEE.13-17July2003.Toronto,Canada.)也使用了擴展卡爾曼濾波來進行辨識，但響應信號模型的狀態向量不是各次諧波的幅值和相位，與本專利有較大區別。“Self-Tuning?of?Kalman?Filters?for?Harmonic?Computation”(José?A.Rosendo?Macías,Senior?Member,IEEE,and?Antonio?Gómez?Expósito,Fellow,IEEE.Self-Tuning?of?Kalman?Filters?for?Harmonic?Computation.IEEE?TRANSACTIONS?ON?POWER?DELIVERY,VOL.21,NO.1,JANUARY2006.501-503.)響應信號的模型是線性狀態空間的形式，使用標準卡爾曼濾波作辨識算法，與本專利有較大差異。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現快速、實時地得到響應信號諧波成分信息諧波辨識方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明包括以下步驟：

(1)建立響應信號非線性狀態空間模型：

k時刻的響應信號為n個頻率為基頻整數倍的諧波成分之和為：