一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法技術方案

本發明專利技術提供一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法，包括：根據電力信號建立狀態方程和觀測方程，所述電力信號含有諧波信號和脈沖噪聲干擾信號；根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計；根據所述狀態估計計算所述諧波信號的幅度和相位。本發明專利技術實現對脈沖噪聲具有較好的抵抗作用，即在脈沖噪聲環境中也具有較高的檢測精度，并且對變化的諧波參數具有較快的跟蹤速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術實施例涉及諧波檢測領域，尤其涉及一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法。
技術介紹
隨著非線性設備使用量的增大，電力系統的諧波污染日益嚴重。諧波的存在會對電力系統及用電設備的安全、高效運行造成嚴重威脅，因此，研究有效的技術手段來治理諧波，具有十分重要的意義。在諧波分析領域，諧波檢測是一項重要工作，它主要是對電力信號中的諧波成分進行提取或對各次諧波的參數進行估計。諧波檢測結果對后續諧波分析和治理具有關鍵作用。目前，關于諧波檢測研究已取得很多成果，但已有的研究大多是基于無噪或高斯噪聲假設進行的，而電力系統存在明顯的脈沖噪聲，這會使得已有方法性能大大降低，甚至失效。
技術實現思路
本專利技術實施例提供一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法，以克服上述技術問題。本專利技術一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法，包括：根據電力信號建立狀態方程和觀測方程，所述電力信號含有諧波信號和脈沖噪聲干擾信號；根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計；根據所述狀態估計計算所述諧波信號的幅度和相位。進一步地，所述根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計，包括：設定狀態方程中狀態向量的概率密度函數的均值和方差，并根據該概率密度函數抽取N個初始粒子，設置有效樣本數的閾值和所述初始粒子的權重；構建重要性密度函數，并根據所述重要性密度函數獲取k時刻的粒子；根據似然概率計算所述粒子的權值；根據所述權值計算所述粒子的歸一化權值；根據所述歸一化權值計算有限樣本數；比較所述有效樣本數與所述有效樣本數的閾值，若所述有效樣本數大于所述有效樣本數的閾值，則根據當前粒子確定k時刻的狀態估計值，若所述有效樣本數小于所述有效樣本數的閾值，則進行粒子重采樣，并根據重采樣的粒子確定k時刻的狀態估計值。進一步地，所述則進行粒子重采樣，包括：從區間(0,1/L)上均勻分布中抽取隨機樣本，所述L為粒子的數目；根據所述隨機樣本構造粒子樣本集，并計算所述粒子樣本集中粒子對應的序號集合；統計所述序號集合中各個序號對應粒子出現的次數，得到粒子次數集合；根據所述出現次數復制粒子，獲得新粒子集合；將所述新粒子集合中每個粒子的歸一化權值設置為1/L。本專利技術提供了一種基于粒子濾波理論的電力系統諧波檢測方法，該方法對脈沖噪聲具有較好的抵抗作用，即在脈沖噪聲環境中也具有較高的檢測精度，并且對變化的諧波參數具有較快的跟蹤速度，為實際含有脈沖噪聲干擾的電力系統中的諧波檢測提供了一種可行的方案。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本專利技術一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法流程圖；圖2為本專利技術含有諧波成份和脈沖噪聲干擾的電力信號波形圖；圖3為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對穩態諧波中3次諧波相位估計結果示意圖；圖4為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對穩態諧波中5次諧波幅度估計結果示意圖；圖5a為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對參數變化諧波中3次諧波幅度估計結果示意圖；圖5b為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對參數變化諧波中5次諧波幅度估計結果示意圖；圖6a為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對參數變化諧波中3次諧波相位估計結果示意圖；圖6b為本專利技術基于粒子濾波、卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波三種方法對參數變化諧波中5次諧波相位估計結果示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1為本專利技術一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法流程圖，如圖1所示，本實施例的方法可以包括：根據電力信號建立狀態方程和觀測方程，所述電力信號含有諧波信號和脈沖噪聲干擾信號；具體來說，如圖2所示，對于含有諧波和脈沖噪聲干擾的電力信號，采樣離散化后的信號表達式一般可以表示為 y ( k ) = Σ m = 1 M A m s i n ( 2 π m f k / f s + φ m ) + μ ( k ) - - - ( 1 ) ]]>其中，f為基波頻率，mf、Am和(m＝1,2,…,M)分別為第m次諧波的頻率、幅度和相位，M為最高次諧波的次數，fs為采樣頻率，μ(k)為k時刻的噪聲干擾，在的研究中為脈沖噪聲，服從α穩定分布，y(k)即為k時刻的電力信號。對電力信號y(k)進行如下分解 y ( k ) = Σ m = 1 M [ A m cosφ m s i n ( 2 π m f k / f s ) + A m sinφ m c o s ( 2 π m f k / f s ) ] + μ ( k ) - - - ( 2 ) ]]>將系統的觀測方程建模為y(k)＝H(k)x(k)+μ(k) (3)其中，H(k)為觀測矩陣，其具體形式為H(k)＝[sin(2πfk/fs)cos(2π·2fk/fs)sin(2π·2fk/fs)cos(2πfk/fs)…sin(2πfk/fs)cos(2πfk/fs)] (4)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法，其特征在于，包括：根據電力信號建立狀態方程和觀測方程，所述電力信號含有諧波信號和脈沖噪聲干擾信號；根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計；根據所述狀態估計計算所述諧波信號的幅度和相位。

【技術特征摘要】
1.一種基于粒子濾波的電力系統諧波檢測方法，其特征在于，包括：根據電力信號建立狀態方程和觀測方程，所述電力信號含有諧波信號和脈沖噪聲干擾信號；根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計；根據所述狀態估計計算所述諧波信號的幅度和相位。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述狀態方程和所述觀測方程采用粒子濾波算法對所述電力信號進行狀態估計，包括：設定狀態方程中狀態向量的概率密度函數的均值和方差，并根據所述概率密度函數抽取N個初始粒子，設置有效樣本數的閾值和所述初始粒子的權重；構建重要性密度函數，并根據所述重要性密度函數獲取k時刻的粒子；根據似然概率計算所述粒子的權值；根據所述權值計算所述粒子的歸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳喆，殷福亮，耿曉馥，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21