[发明专利]一种基于混沌振子的电力系统谐波、间谐波检测与估计新方法

摘要

本发明提出了一种基于混沌振子的电力系统谐波、间谐波检测与估计新方法，可用于解决现有电力系统谐波、间谐波检测与估计方法普遍存在的对频率相近的谐波、间谐波分辨力不足和抗噪声干扰能力弱的问题。此方法由两部分构成：一部分是综合变尺度方法和双耦合间歇混沌振子列方法而提出的变尺度型双耦合间歇混沌振子，此方法具有对待测信号频率分辨率高、抗噪声干扰能力强的特性，可实现低信噪比下谐波、间谐波的同步有效检测和高精度频率估计；另一部分是一种基于相态跃变型双耦合混沌振子的正弦信号幅值和相位同步估计新方法，此方法可以在强噪声干扰情况下实现对谐波、间谐波的高精度幅值、相位估计。

主权项

一种基于混沌振子的电力系统谐波与间谐波检测与估计新方法，包括以下步骤：1.1对谐波、间谐波的检测与频率估计1）以1.03为公比设定一组能够覆盖待测谐波、间谐波所在频段的数列a_n；2）通过MATLAB软件对变步长双耦合Duffing系统进行编程实现，系统数学模型为说明书中公式（1），将包含有电力谐波与间谐波的待测数据加入到式（1）的s(t)项中，并采用四阶龙格库塔数值解法对式（1）进行求解，根据步骤1所设定的系统求解步长序列依次调整计算步长；3）观察依次将系统求解步长设定为a_n时的系统时域输出信号，若有某连续两次的时域输出信号为标准的间歇混沌状态，则表明在此两个步长对应的频段间存在待测信号；4）对于检测到某一谐波或间谐波进行频率估计，任选步骤（3）中此谐波或间谐波所对应的两个间歇混沌态时域输出中的一个输出信号，并测量此时域输出信号一个信号周期的时长T，将T代入说明书中公式（2），式（2）中的计算结果w即为待测信号的频率估计值；1.2对于电力谐波、间谐波的幅值和相位估计是通过以下技术方案实现的：1）通过MATLAB软件对变步长双耦合Duffing系统进行编程实现，系统数学模型为说明书中公式（3），式（3）中s(t)为待测信号，采样频率为fs，这里将角频率设定为0.4rad/s，是因为此参数下系统弱信号灵敏度最高，进而可以提高参数估计精度；2）分别将式（3）中的内置策动力的初相位φ设定为0和，并采用四阶龙格库塔方程进行求解，设待估计的谐波或间谐波的频率为w₁，则求解步长设定为w₁/(0.4fs)；3）观察系统内置策动力初相位φ分别设定为0和时的系统输出相图：若加入待测信号后系统保持混沌态，则以0.001的变化幅度（0.001是混沌振子对同频弱信号的最小分辨度）逐渐增大内置策动力幅值直至系统跃变到周期态，并记下此时的内置策动力幅值γ；若加入待测信号后系统相图变为周期态，则以0.001的变化幅度逐渐减小内置策动力幅值直至系统由周期态跃变到混沌态，并记下此时的内置策动力幅值γ；4）将初相位为0和的检测系统加入待测信号后的系统相态跃变时的内置策动力幅值代入说明书中公式（4）、（5），计算结果a和φ分别为待测信号幅值和相位的估计值。