氧化锌避雷器泄漏电流检测的优化FFT分析

氧化锌避雷器泄露电流检测的实现,是通过谐波分析提取全泄露电流的各次频率阻性分量,依据其变化可判断该装置在电网中的运行情况。快速傅里叶变换(FFT)算法进行谐波分析时很难做到整数周期截断和同步采样,由此引入的频谱泄露和栅栏效应会影响谐波分析的结果,采用加窗和校正算法可以改善谐波频率、幅值和相位的提取精度。选用一种利用距谐波频率点最近的幅值最大和次大的两根离散谱线的比值以修正谐波参数的比值公式校正算法,同时利用窗谱函数推导出了谐波频率、幅值和相位的修正公式。这种算法能够有效降低频谱泄露和栅栏效应以及干扰给谐波分析带来的不利影响。基于该FFT的优化算法,推导了加汉宁窗函数的实用修正公式,通过仿真比较了不同窗函数修正算法的计算精度,并在实验环境下验证了加汉宁窗的比值校正算法的有效性和易实现性,且已应用于氧化锌避雷器泄露电流检测的实际工程中,利用该校正算法精确检测泄漏电流谐波阻性分量,对氧化锌避雷器运行性能进行诊断。     

汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法

在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;然后,结合全相位FFT分析的相位不变性,将采样点处幅值最大的谱线相位作为信号的初相.仿真实验表明,与其他插值算法相比,该算法可以更有效地降低谐波参数检测误差,减少白噪声干扰的影响.     

电力系统谐波分析的全分量校正方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是电力系统谐波分析的常用工具,为提高FFT的计算精度,消除栅栏效应和泄漏现象造成的误差,必须对计算结果进行修正。目前已有的各种修正方法除了所加窗种类不同或插值方式不同外,都是仅对单个谐波分量进行修正,无法消除各分量之间泄漏的相互影响,因此对谐波信号的分析精度不高。该文给出全分量校正方法,对信号中所有的谐波分量同时进行校正计算,从而完全消除泄漏的影响,将计算精度提高3~4个数量级。该算法涵盖传统的单谱峰插值法,算法形式统一规范,便于计算机编程计算。     

莱夫–文森特窗插值FFT谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法广泛应用于电力系统谐波分析,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏,提高谐波参数计算的准确度。该文分析莱夫–文森特(Rife-Vincent)窗的频谱特性,提出基于5项Rife-Vincent(I)窗插值FFT的谐波分析算法,运用多项式拟合求出简单实用的插值修正公式,大大减少了谐波分析时的计算量。仿真结果表明,在非同步采样和非整数周期截断条件下,提出的谐波分析方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号的准确分析,对含21次谐波信号分析的频率计算误差仅为1.9× 10-8%,幅值、初相位计算误差分别小于等于0.000 1%和0.029%。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法北大核心

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

全相位FFT算法在谐波测量中的应用

传统FFT算法的结果可以通过一些算法实现频谱校正,如FFT插值法、比值法等,但在对谐波参数测量时存在一定的误差,精度有限,影响谐波分析结果的准确性。本文在现有的离散频谱校正方法基础上,提出一种全相位FFT算法。该算法实现自动搜索各个谐波峰值,能够有效提高对电网谐波频率、相位和幅值的测量精度。通过matlab仿真工具,将全相位FFT算法与比值法测量结果进行比较,结果表明该算法简单实用,精度高,特别是对间谐波的检测,能有效防止频谱泄露,抗干扰能力强。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)在非同步采样和非整数周期截断时难以精确检测谐波各参数。加窗和插值算法可提高FFT的精确度。分析了Nuttall窗的频谱特性,提出了基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析算法。该算法充分利用峰值谱线频点附近的四条谱线进行加权运算以提高谐波分析精度,运用多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果验证了在非同步采样时,该算法检测谐波的精度更高,有效地抑制了频谱泄漏。     

基于混合谱线插值算法的谐波分析方法

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统谐波分析的常用方法,但FFT在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的谐波参数。采用基于5项Rife～Vincent（I）窗插值FFT的谐波分析算法,现有双峰谱线插值修正算法可以有效改善谐波数据准确度,但算法的精度很大程度上取决于信号频率校正系数的计算精度。而采用混合谱线插值修正算法,可得到精确的频率校正系数。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性,并可提高谐波的检测精度。     

基于FPGA的凯塞窗三谱线插值FFT电力谐波分析

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是最常用和最有效的谐波分析和检测方法之一。针对采用FFT进行谐波检测时存在的频谱泄漏和栅栏效应问题,在分析凯塞窗特性的基础上,结合三谱线插值算法,提出了一种基于凯塞窗三谱线插值的FFT谐波分析方法。通过多项式拟合推导出幅值、相位及频率的修正公式,利用修正公式并结合FPGA进行了仿真与实验。结果表明:该算法具有较强抑制频谱泄漏的作用,在处理低次谐波和包括到21次谐波的复杂信号时都具有较高的检测精度;在信号频率变动的情况下,具有较好的抗干扰性;在各种实验中,算法具有较高的检测精度,均符合谐波检测系统的要求。     

一种新型组合优化谐波分析方法研究

在非同步采样和非整数周期截断时,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)进行电力谐波分析时容易造成频谱泄露和栅栏效应,加窗插值可有效解决频谱泄露和栅栏效应问题。在分析了纳托尔窗的频谱特性的基础上,推理得出4项5阶纳托尔窗函数,通过自卷积运算得到纳托尔自卷积窗函数,并推导出四谱线插值校正公式。基于全相位傅里叶变换(all-phase FFT, apFFT)的相位不变性,利用理论频点附近的主谱线和旁谱线幅值的比值,推导出基于纳托尔双窗和ap FFT双谱线插值频谱校正分析法。由此提出了加窗插值FFT用于频率和幅值的检测,apFFT用于相位检测的新型组合算法。仿真结果表明所提新型组合算法在谐波检测时精度更高,抑制频谱泄露能力更强。     

一种FFT谱细化方法

FFT法是一种目前常用的谐波分析方法,但由于采样信号的截断效应,信号的频谱存在谱泄漏和栅栏效应,使得频谱谱峰减小,精度降低。针对这一现象,提出了一种频谱细化的方法,不增加采样数据长度,在FFT谐波分析方法的基础上进行简单调制,可得到高分辨率的细化频谱;经过理论阐述,数据仿真与处理,并与直接FFT法、相位差法及插值法对比,该方法处理结果明显要比直接FFT法和相位差法好,接近或超过插值法;结果证明了该方法提高了频谱分辨率,减少了谱泄漏影响,是一种行之有效的方法。     

一种高精度六谱线插值FFT谐波与间谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法因其便于在嵌入式系统实现而被广泛应用于电力系统谐波检测,可改善因非同步采样和非整周期截断造成的频谱泄漏与栅栏效应,提高FFT分析的精确度。针对目前常用的加窗插值算法存在的不足,在分析五项最大旁瓣衰减(Maximum-Sidelobe-Decay, MSD)窗频谱特性的基础上,提出一种基于五项MSD窗六谱线插值FFT的谐波与间谐波分析算法。该算法利用紧邻峰值谱线频点的六条谱线进行加权运算,充分考虑峰值频点左右对称谱线所蕴含的信息以提高分析精度。通过数据拟合求出窗函数对应的插值修正公式,简化了运算过程。仿真结果表明,五项MSD窗六谱线插值FFT算法设计实现灵活,抑制频谱泄漏效果极好。相比于其他常见的四谱线插值FFT算法,该算法具有更高的谐波、间谐波检测精度。     

基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法

自回归(Autoregressive,AR)谱估计方法频率分辨率高,但不易对间谐波幅值和相位实现精确计算;基于DFT的频谱分析方法能在辨识出各分量频率的基础上计算得到高精度的间谐波参数,但频率分辨率低。为此提出了一种结合这2种方法优势的算法来检测间谐波。首先采用基于最优窗加权修正的Burg算法估计出信号所含分量的大致频率,然后结合软件同步采样后的FFT频谱来分析计算各分量参数。同步采样时基波和谐波无泄漏,可以根据同步采样FFT谱线中只与间谐波有关的谱线来计算间谐波,此时间谐波谱线之间的相互干扰可通过利用间谐波谱线求解与间谐波参数有关的方程组来克服。最后对间谐波所靠近的基波和谐波谱线进行修正,就能保证谐波和间谐波参数精度都较高。实验证明,这种基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法能在分辨率和精度上得到兼顾。     

基于双窗全相位FFT双谱线插值的谐波和间谐波分析算法

在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度。本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法。该算法利用双窗全相位快速傅里叶变换主谱线相位值来估计信号初相位,选择紧邻峰值频点的左右两根谱线进行频率和幅值的插值校正,结合多项式拟合函数推导出典型窗函数下全相位快速傅里叶变换的实用修正公式。通过与传统快速傅里叶变换双谱线插值法、全相位快速傅里叶变换比值法及全相位快速傅里叶变换相位差法的仿真对比实验,验证了所提出的新算法在密集频谱分析、谐波和间谐波的高精度检测及克服白噪声污染等方面的准确性与有效性。     

基于Blackman自乘-卷积窗的FFT谐波检测算法

电网中存在的大量谐波严重影响着电力系统的安全稳定运行,快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法被广泛应用于电网谐波的检测,由于存在频谱泄漏和栅栏效应导致谐波参数检测的误差较大,通过加窗函数和插值算法可以提高FFT算法的精度。对窗函数进行自乘和卷积运算可以改善旁瓣性能,以Blackman窗作为母窗,进行自乘和卷积运算,提出了Blackman自乘-卷积窗,该窗函数具有较优的主瓣和旁瓣性能。结合三谱线插值算法,推导出频率、幅值、相位的插值修正公式。采用Blackman自乘-卷积窗和其他余弦窗对含弱幅值信号的复杂信号进行对比仿真,验证了Blackman自乘-卷积窗三谱线插值算法在检测弱幅值信号时依然具有很高的精度,对含白噪声的信号进行仿真,验证了该算法对谐波信号参数检测的相对误差较小,抗干扰能力强。     

应用FFT进行电力系统谐波分析的改进算法

采用快速傅立叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断，由此造成的频谱泄漏将影响到谐波分析的结果。通过加窗以及采用插值修正算法可以改善计算谐波频率、相位和幅值的准确度。该文针对已有算法存在的问题，提出了一种基于两根谱线的加权平均来修正幅值的双峰谱线修正算法，利用距谐波频点最近的两根离散频谱幅值估计出待求谐波的幅值；同时，利用多项式逼近方法获得了频率和幅值修正的计算公式，这些改进能够进一步降低泄漏和噪声干扰，提高谐波分析的准确性。基于该改进方法，文中推导了一些常用窗函数的实用修正公式。仿真结果验证了该改进算法的有效性和易实现性。     

基于全相位频谱分析的正弦信号高精度参数估计方法

对传统频谱分析的输入数据截断方式进行了改进,提出了全相位频谱分析,理论证明全相位频谱分析幅度谱是传统FFT频谱分析幅度谱的平方,可以很大程度上减小频谱泄露,同时,给出了其实现框图.另外.全相位频谱分析方法具有良好的相位分析性能,不受频偏影响,在信号是非整数倍频率采样情况下,由该方法分析的相位与信号真实相位误差极小,无需校正.提出基于全相位相位差法估计正弦信号幅值、频率和相位的新算法,对传统相位差法其序列的取法进行了改进,对单频余弦信号进行非整周期采样,分别用全相位相位差法和离散频谱综合相位差校正法对信号的频率、幅值和相位进行了校正.仿真结果证明该算法参数估计精度高于现有算法,具有较好的实用价值.在无噪情况下参数估计近似为无偏估计,尤其对相位的估计,误差达到0.001%.