基于强跟踪滤波器的电力系统频率测量算法.pdf

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1、第41卷第7期电力系统保护与控制VO1．41No．72013年4月1日PowerSystemProtectionandControlApt．1，2013基于强跟踪滤波器的电力系统频率测量算法赵仁德，马帅，李海舰，吴晓波(1．中国石油大学(华东)信控学院，山东青岛266555；2．菜芜供电公司，山东莱芜271100)摘要：频率在电力系统保护与控制、电能质量监测等领域都起到了关键作用。建立了谐波和噪声干扰下的电压信号的复数状态空间描述，提出了基于强跟踪滤波器(strongTrackingFi1ter，STF)的电力系统频率测量算法。解决了扩展复数卡尔曼滤

2、波(ExtendedComplexKa1manfilter，ECKF)算法在算法收敛后，系统状态发生突变的情况下需要重置误差协方差阵来重新跟踪这些变化的问题，进一步提高了其动态跟踪速度。通过与鲁棒型扩展复数卡尔曼滤波(RobustExtendedComp1exKalmanFi1ter，RECKF)算法的对比仿真表明，STF测频算法在迅速跟踪电压频率、幅值和相位变化的同时又能够保持较低的跟踪误差。关键词：频率测量；强跟踪滤波器；状态空间描述；复数扩展卡尔曼滤波Strongtrackingfilterbasedfrequency-measuringalg

3、orithmforpowersystemZHAORen—de，MAShuai。’2LIHai-jian，wUXiao-bo(1．CollegeofInformationandControlEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266555，China；2．LaiwuElectricPowerCorporation，Laiwu271100，China)Abstract：Frequencyplaysanimportantroleinpowersystemprotectionandcontrol，pow

4、erqu~itymonitoringandotherfields．Thecomplexstatespacedescriptionofthevoltagesignalunderharmonicsandnoiseisestablished，thenthestrongtrackingfilter(STF)basedfrequency-measuringalgorithmforpowersystemisproposed．ItisnotnecessarytoresettheerrorcovariancematrixforSTFasitisforextended

5、complexKalmanfilter(ECKF)algorithmtotrackthesuddenstatemutationofpowersystemafterinitialconvergence，thussignificantlyimprovingitstrackingspeed．Resultsofcomparativesimulationstudiesoftheproposedalgorithmwithrobustextendedcomplexkalmanfilter(RECKF)algorithmshowthattheSTF-basedalg

6、orithmisabletoquicklytrackthefrequency,amplitudeandphasechangeswhilemaintainingaconsiderablylowtrackingerror．ThisworkissupportedbytheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(No．10CX04036A)．Keywords：frequency-measuring；strongtrackingfilter；statespacedescription；extended

7、complexKalmanfilter中图分类号：TM74文献标识码：A文章编号：1674·3415(2013)07—0085．06目前国内外学者已提出多种方法来测量电力系0引言统的瞬时频率⋯。过零检测法l_3J原理简单，但对谐频率在电力系统保护与控制、分布式发电系统波和噪声干扰敏感。基于离散傅里叶变换(Discrete并网，以及电能质量监测等应用领域都起到了关键FourierTransforl／l，DFT)的测频算法[4-71在电力系统作用。频率大小不但反映了供电设备与负载之间是中广泛应用，但在电网频率不是额定工频时会产生否保持动态能量平衡，而且是

8、电力系统其他参数(例频谱泄露和栅栏效应，测频结果不准确，改进的插如电压幅值、相位等)估计的前提。然而由于电力