[发明专利]一种通用自适应陷波器

说明书

本发明涉及一种通用自适应陷波器，属于电变量测量技术领域，通过对现有自适应陷波器的修改和改进，能够同时克服检测性能受输入信号频率和幅值影响的缺点，同时具有相对简单的结构，将其用于电力系统中电力信号信息的提取，能够较为实时准确的对频率，幅值、相角等信息进行监测，从而掌握系统的运行状况，同时，提取到的信息也可以用于电能质量检测、继电保护等方面，能够提升变电站的智能化、综合化和数字化水平，和传统ANF相比，通用ANF也具有更广泛的应用范围，能够作为电力信号检测单元应用于常规电力系统以外的电源系统。

技术领域

本发明属于电变量测量技术领域，具体涉及一种通用自适应陷波器。

背景技术

在地面电力系统中，变电站是电力系统中重要的节点，为了更加全面 准确的了解变电站的运行状况，需要对站内设备的信息进行严密的监测。 电压和电流的频率，幅值，相角等是电力系统运行与控制的重要信息。只 有在准确检测到上述信息，才能分析电能质量，进行谐波治理，提高继电 保护的可靠性，这些信息能否准确的获取将对系统的稳定性产生重大影响。 当前，变电站内信息提取基本处于零散化，分布式的方式，集约化的模式能够充分发挥硬件优势，将这些信息统一管理，这将有利于变电站向着智 能化、综合化和数字化的方向发展。通常，地面交流电力系统的频率为50Hz， 变化范围通常在0.5Hz左右，而在某些高频电源系统中，电力信号的频率 较高，例如航空电源系统的频率为400Hz，且频率变化范围较大，为了使航 空电源稳定的工作，系统中需有电力信号信息提取模块，通过快速准确的 检测信号的参数，用来实现航空电源系统的安全运行。

针对频率，幅值和相角等信息，目前都有多种方法进行实时检测，广 泛采用的滤波算法是基本的测量相角的方法，首先对输入信号进行坐标变 换，经过低通滤波器后得到基频成分，进而测量相角值，但此方法在频率 变化和不平衡情况下性能将会降低。锁相环技术被广泛用于电力系统中， 用以获取输入信号的频率和相角，锁相环的主要缺点是当输入信号为非标 准值时，误差较大，难以满足要求。但当信号的频率和相位发生变化或者 含有谐波时，锁相环的响应时间较长，而且在不平衡系统中，传统的锁相 环技术性能难以满足要求。为了提高信号检测的准确性和快速性，有学者 提出了一种格型自适应无限脉冲响应滤波器，后来经过不断的改进，最终 得到一种稳定的自适应陷波器(adaptive notchfilter,ANF)。它的响应 速度和测量精度都优于PLL，它能够同时测量信号的频率，幅值和相角等信 息。但是，分析ANF的方程可知，它的性能与输入信号的频率与幅值有直 接关系，即如果输入信号的频率或幅值波动较大，ANF的性能也将会发生不 同程度的降低。

发明内容

本发明通过对现有自适应陷波器的修改和改进，能够同时克服检测性 能受输入信号频率和幅值影响的缺点，同时具有相对简单的结构，将其用 于电力系统中电力信号信息的提取，能够较为实时准确的对频率，幅值、 相角等信息进行监测，从而掌握系统的运行状况，同时，提取到的信息也 可以用于电能质量检测、继电保护等方面，能够提升变电站的智能化、综 合化和数字化水平，和传统ANF相比，通用ANF也具有更广泛的应用范围， 能够作为电力信号检测单元应用于常规电力系统以外的电源系统。

本发明采用的具体技术方案是：

一种通用自适应陷波器，其动态方程为

其解为：