一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，属于光纤电压互感器技术领域。本发明首先建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型；然后建立系统状态方程和动态方程；通过确定反馈增益矩阵Kc，使得光学电压传感器闭环系统满足指数稳定性。本发明基于四态调制技术，结合影响光学电压传感器检测精度的影响因素，给出了一种鲁棒控制方案，可以实现抑制双闭环交叉干扰，对于促进OVS在电力系统中的广泛应用具有重要意义。

主权项

1.一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型；对四种调制状态下的干涉光强P₁、P₂、P₃和P₄进行解调，得到：$(P_1-P_2)-(P_3-P_4)$限定和的值在一个很小的范围变化，因此得：其中，2v为主闭环的闭环误差的变化幅度，Δk₀是一个不确定参数，由实际中光学电压传感器系统中的噪声造成；此时，式(1)进一步化简得到闭环检测系统的数学模型为：$(P_1-P_2)-(P_3-P_4)$令cos[3π(1+ε₀)/4]-cos[5π(1+ε₀)/4]等于ε₁，由于很小，令其中，Δk₁是一个不确定的参数，由第二闭环跟踪误差引入；第二步，建立主闭环的状态方程和动态方程；将主闭环的闭环误差代入闭环检测系统的数学模型，并设(1+Δk₀)(1+Δk₁)＝1+Δk，根据光学电压传感器的闭环检测原理，得到主闭环的状态方程：其中$B_0=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ ·\\ ·\\ ·\\ 0\\ b_0\end{array}\right],$x(k)∈Rⁿ是状态变量，初始条件为x(k₀)已知；光学电压传感器的主闭环的动态方程为：x(k+1)＝Ax(k)+(B+ΔB)sin(-k₂K_cx(k))+Cx(k)·v(k)+Dw(k)    (4)其中，v(k)被假设为高斯白噪声：Ev(k)＝0，其中，是系统中白噪声的方差；C＝2B₀P₀ε₁K_c，由于Δk是有界的，矩阵ΔB表示为ΔB＝HFE，其中H和E是描述增益变化的具有适当维数的确定矩阵，F是一个具有适当维数的不确定矩阵，满足F^TF≤I；w(k)是进入控制器的噪声；D∈Rⁿ表示扰动强度，为一常数矢量；第三步，设计反馈增益矩阵K_c，当w(k)＝0时，如果存在对称正定矩阵P∈R^n×n，反馈增益矩阵K_c∈R^1×n以及正实数0＜α＜1，ε₀，ε₁，使得：其中，H和E是描述增益变化的具有适当维数的确定矩阵，ζ₁[A B],${\zeta }_2=\left[\begin{array}{cc}\tilde{\sigma }C& 0\end{array}\right],$l_f=1，则当w(k)≡0时系统动态方程(4)是均方指数稳定的；当系统动态方程(4)带有扰动w(k)和噪声v(k)时，如果存在对称正定矩阵P∈R^n×n，反馈增益矩阵K_c∈R^1×n以及正实数α、ε₀和ε₂，满足：其中：ζ₁＝[A B D],${\zeta }_2=\left[\begin{array}{ccc}\tilde{\sigma }C& 0& 0\end{array}\right],$则系统动态方程(4)具有噪声抑制度为γ的期望H_∞性能指标，并且满足均方指数稳定性系统。