基于强跟踪滤波器的电力信号参数突变跟踪设计

摘要

随着人类社会的不断进步，电能在人类的各个领域得到广泛的应用和快速的发展，也使其成为人类社会中最不可或缺的能源之一。是以，电力系统研究也随之成为一个与国计民生痛痒相关的重要话题。本文以电力系统为背景，针对电力系统信号在参数发生突变时的跟踪估计问题进行研究和设计，以解决目前一些传统算法无法提供较好突变跟踪结果的问题，并设计一款能够实现算法在线分析测试和信号分析的软件系统。本文的主要工作有以下几个方面：
　　①首先讨论了电力系统失真信号参数跟踪和估计问题研究的目的和意义，并介绍了目前较为常用几种电力系统参数分析算法。之后详细介绍了目前电力信号较为典型的几种信号模型，选取出采用自带滤波功能的三次采样正弦波关系模型作为本文的信号模型。同时，较为深入的讨论了电力信号参数突变的原因，进一步指出本文研究问题的重要性。
　　②对扩展卡尔曼滤波（EKF）算法和方差重置扩展卡尔曼滤波算法的思想和公式进行了讨论。并对二者分别进行数值实验，指出二者对于参数突变跟踪存在的不足。针对前两种算法暴露出的问题，采用强跟踪滤波（STF）的思想，研究了基于实数域的STF的电力信号参数突变跟踪和估计。并通过数值实验，进一步验证了基于 STF的电力信号参数突变跟踪算法的可行性，STF能够实现快速准确的参数突变跟踪和估计。
　　③采用MATLAB和GUI设计并实现了一款电力信号参数突变跟踪软件，以完成算法的在线实现，完成对实际信号数据的分析处理，以及提供一个针对获得的电力信号能够选择不同算法完成参数突变跟踪并进行参数估计的软件平台，从而实现对电力信号的分析和电力系统控制的前期勘探作用，以及对不同滤波算法性能的分析与评估。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1研究的目的及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容和章节安排

2电力信号的模型和参数突变的原因

2.1电力信号的模型

2.2参数突变的原因

2.3小结

3 常见的几种改进卡尔曼滤波器算法参数突变跟踪设计

3.1扩展卡尔曼滤波器

3.2方差重置扩展卡尔曼滤波器

3.3小结

4基于强跟踪滤波器算法的电力信号参数突变跟踪设计

4.1强跟踪滤波器算法

4.2构建信号模型

4.3参数的实时提取

4.4数值实验

4.5小结

5电力信号参数突变跟踪软件的设计与实现

5.1概述

5.2开发环境

5.3功能模块

5.4数据的来源与获取

5.5人机界面设计

5.6功能验证与测试

5.7小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 攻读硕士学位期间参与的科研成果

B. 攻读硕士学位期间获奖情况