Page 27 - 电力与能源2024年第五期

第 45 卷 第 5 期 电力与能源
2024 年 10 月 559

DOI：10.11973/dlyny202405005
电网技术

基于卡尔曼滤波的新型电力系统

电气参数估算方法研究

姚 兵 ，申 冉 2
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（1. 国网湖北省电力有限公司直流公司，湖北 宜昌 443000；
2. 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司，湖北 宜昌 443099）

摘 要：新型电力系统中包含各类电力电子设备，高频噪声含量较大。当分布式电源在孤岛运行与并网运行
间切换时，电气信号的频率、幅值、相位均会发生突变。传统的三相电气信号参数估计方法难以应对高频噪声
与信号突变，导致估测时间长，估测结果精度低。为此，提出了一种改进的卡尔曼滤波器，通过引入两个渐消
因子来修正卡尔曼滤波器中的先验估计协方差矩阵和表示过程噪声的方差矩阵，从而提高估测的动态响应速
度与稳态精度。仿真结果表明，该方法有效提升了算法的收敛速度与估测精度。
关键词：卡尔曼滤波器；渐消因子；状态估计
作者简介：姚 兵（1974—），男，硕士，高级工程师，从事变电检修工作。
中图分类号：TM73 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）05-0559-04
Research on Electrical Parameter Estimation Method for New Power Systems Based on

Kalman Filtering

1
YAO Bing ，SHEN Ran 2

（1. DC Division，State Grid Hubei Electric Power Company，Yichang 443000，Hubei Province，China；

2.Yichang Power Supply Company，State Grid Hubei Electric Power Company，Yichang 443099，Hubei Province，China）

Abstract：New power systems include various power electronic devices with high-frequency noise. During the
transition between islanded and grid-connected modes for distributed power sources, abrupt changes occur in fre⁃
quency, amplitude, and phase of electrical signals. Traditional three-phase electrical signal parameter estimation
methods struggle with high-frequency noise and signal jumps, leading to longer estimation time and lower estima⁃
tion accuracy. This proposes an improved Kalman filter that introduces two diminishing factors to correct the
priori estimation covariance matrix and the variance matrix representing process noise, enhancing dynamic re⁃
sponse speed and steady-state accuracy. Simulation results show that the method improves algorithm convergence
speed and estimation accuracy.

s
Key words：Kalman filter，diminishing factors，tate estimation
面对能源消耗持续增长与环境问题日益严峻 时增强了局部地区的供电可靠性，提升了当地的
［2］
的现状，我国正积极推动能源结构的全面转型。 经济效益与社会效益 。
随着分布式发电等可再生能源发电技术的快速发 分布式发电电源具备孤岛运行、并网运行、孤
展，我国电力系统正逐步向更清洁、经济的方向转 岛与并网切换运行 3 种模式，其能源形式包括风
变，有效缓解了能源危机 。 力发电、太阳能发电、燃料电池发电等，多通过电
［1］
分布式发电技术能够实现新能源的就地消 力电子装置并入电网 。
［3］
纳，避免了长距离、大容量输电带来的损耗问题， 分布式电源构成的电网环境复杂，其电气信
降低了高压输电系统的建设和运行维护成本，同 号的准确估计与检测成为保障电网稳定运行的重