卡爾曼濾波在農電網系統中的研究分析

王立達 韓成浩 陳冠文

(吉林建筑大學，吉林 長春 130119)

引言

近年來我國對農村電網全面建設發展，一些農村電網的安全性問題也暴露出來。嚴重影響農村電網運行的可靠性，給農村電網帶來非常大的隱患[1]。在這些問題下對電網的預測與維護刻不容緩。農網最大的問題是電力系統頻率的隨機性與不確定性日益嚴重，導致諧波的頻率也越發嚴重，如果不夠重視將會導致重大事故[2]。通常應用傅氏檢測方法(離散型傅里葉[3]變換或快速傅里葉變換(FFT))以及其改進方法。對頻率控制是一種典型的濾波技術，目前應用最為廣泛。但是在有含噪聲的濾波方法以及跟蹤技術中不適用。本文介紹應用卡爾曼濾波對給出的電力正弦[4]方程進行仿真，通過加裝卡爾曼濾波器來分析圖形，能更好地預測圖形趨勢。

1 卡爾曼濾波

經典最優濾波分為2類:Wiener濾波(采用頻域方法)，卡爾曼濾波(時域狀態空間方法)。維納濾波與卡爾曼濾波的使用方法大不相同。Wiener(采用頻域方法)這種濾波方法的條件相對要求比較高。其缺點和局限性是要求信號是平穩和隨機的，所有應用數據都必須存儲，并且濾波器也不是遞歸的。Wiener濾波計算量和存儲量也比較大，很難在工程上適用單通道的隨機信號。卡爾曼濾波是一種利用狀態空間描述系統的時域濾波方法，算法采用推進法，數據存儲量很小。不僅可以處理平穩隨機過程，還可以處理多維非平穩信號。

圖1 原始波形序列

表1說明在原始波形序列中加入為維納濾波后，信號的頻率變得不穩定、波動很大。……