低频微弱信号检测中工频噪声的零点消除法

针对陷波器不能有效滤除工频及各高次谐波的情况,提出了一种在低频微弱信号检测中消除工频干扰的零点采样新方法,该方法通过跟踪工频信号产生间隔与工频周期相同的脉冲序列,对混合信号进行过零同步采样.理论分析和仿真实验表明有用信号在低频条件下,此方法可有效滤除工频及其整数倍谐波干扰噪声,对随机噪声也有一定的抑制能力.此方法可以推广到具有任意单频噪声干扰的信号检测系统中.     

一种电力系统谐波信号的加窗频移算法

为实现非同步采样条件下谐波参数的高精度分析,避免插值过程的非线性导致对谐波相位计算存在较大误差的问题,提出了一种电力系统谐波参数估计新算法,即加窗频移算法。推导了加窗信号频移关系式,将加窗信号在频域上移动该频移量的频率单位,使谐波分量采样序列的离散频点与真实频点一致。通过频移信号的离散傅里叶变换,获取谐波信号真实的频谱,进而求得谐波参数。该算法的优势在于实现了频移思想在谐波分析上的应用,通过对加窗信号进行频域移动,消除非同步采样误差,将非同步问题同步化处理,同时避免了加窗插值算法等校正算法的修正过程,对幅值、相位、频率的估计有较简单的计算公式。算例分析验证了该方法的正确性,表明在噪声干扰下仍可获得很高的分析精度,尤其能改善相位估计的精度。     

基于最小二乘矩阵束算法的工频分量提取方法

从故障暂态信号中准确地提取出工频分量对于继电保护十分重要。最小二乘矩阵束算法采用衰减指数和模型,可以有效消除各类谐波及衰减直流分量的影响。文中通过仿真研究了采样频率、时间窗及模型阶数等关键参数选取对最小二乘矩阵束算法的影响。同时,分析了滤波器及数据采样对算法的影响。最后,在1个工频周期下与傅氏算法进行对比,仿真结果表明最小二乘矩阵束算法具有较高的计算精度。     

自适应IIR低通数字滤波器在频率测量中的应用

采用自适应IIR低通数字滤波器应用于变频电源的频率测量,该滤波器可根据电网频率和采样周期自动地调节通阻带来实现有效滤波,滤波后的信号通过周期法测频可抗高强度干扰,使频率的测量更准确.     

一种基于傅氏算法的高精度测频方法

该文仔细研究了正弦信号经傅氏算法变换后的结果，发现随着数据窗的推移，傅氏算法得到的相量实部和虚部满足一个恒等式，由此得到一种新的测频方法。为了提高谐波情况下测频的精度，以前一次频率测量值为基础进行迭代，在对采样数据插值的基础上，使得迭代很快的收敛，仅需23ms左右的时间，即可准确求出基波频率。分别对原始信号为纯基波、存在谐波和噪声等情况进行了仿真，结果表明，算法在各种情况下都具有很高的计算精度。     

基于相位差校正的谐波测量算法研究

提出基于加窗和相位差校正的谐波测量算法,对信号以相同的采样频率作2次非整周期采样．进行加窗离散傅里叶变换DFT（Discrete Fourier Transform)后,求得的相位具有基本相同的测量误差,相减后可基本抵消。构造2个数据序列作DFT,利用其对应峰值谱线的相位差计算出校正公式．对各谐波分量的参数进行校正。该算法无需对信号进行整周期采样,可有效减少泄漏误差、抑制噪声和谐波之间的干扰．从而精确测量各谐波的频率、幅值和相位。仿真结果证明,该方法实现简单、测量精度高．适合加多种对称窗的情况,具有较好的实用价值。     

基于最小二乘法和时频原子变换的谐波/间谐波测量算法

提出了最小二乘法与时频原子变换相结合的谐波/间谐波测量方法。应用最小二乘法对整个测量频段扫频,获取谐波/间谐波分量的个数和大致频率。依次对各个分量跟踪配置时频原子变换对应的带通滤波器,精确测量其频率和幅值。时频原子变换是具有自适应复带通滤波特性的新型时频分析方法,其频窗宽度与频窗中心相互解耦,可以灵活调整而不受窗函数中心频率的限制。通过构造频窗互不交叉的复带通滤波器来抑制频率邻近分量之间的干扰,同时能在非同步采样条件下抑制基波频率波动对测量精度的影响。仿真结果表明该方法具有测量精度高、计算量小、抗噪性能好等优点。     

基于非线性模型的频率校正技术研究

针对频谱泄露干涉影响导致经典测频方法精度较低的缺陷,给出了基于建立非线性最优化模型的改进方法。采用该改进方法对单频率信号、谐波信号和多频率信号分别进行频率测量研究。结果表明:该改进方法测频精度较之经典方法可提高2~3个数量级;完全满足工频信号频率测量的工程需要,信号相位角变化对改进方法测频精度影响甚小,无论相位如何变化测频精度始终保持在比经典方法高2~3个数量级的标准;符合一般测频算法的特征,该改进方法测频精度不会随着信号幅值变化而变化,运用该方法测频只要非线性最优化模型建立得当,只须先由经典方法粗略知道信号参数就可通过迭代计算获得高精度的结果。     

快速相量提取算法

从故障暂态信号中快速、准确地提取出工频相量,对于继电保护是十分重要的。为此提出一种快速相量提取算法。基于矩阵束方法,利用给定工频信号的采样阵和输入信号采样阵构成一个方阵,该方阵的特征根包含工频相量信息,通过求解这个方阵的特征根,即可得到工频相量。但是求取该方阵特征根的计算量较大,针对此问题给出了降阶方法,将求高阶矩阵特征根转化为求2阶矩阵特征根,从而提高了计算效率。理论分析和仿真结果表明,所提出的方法计算量小,可消除各类谐波及衰减直流分量的影响,在较短数据窗内仍具有很高的精度。     

数字化变电站交流信号的自适应滤波测量法

在采用合并单元集中控制多台光电互感器完成采样的应用中,大多采用固定采样频率,直接运用传统的交流测量算法计算超差.文中采用梯度下降法设计了一种自适应滤波交流测量法,采用一组自适应滤波器产生拟合于被测交流信号的信号,完成被测信号的测量和分析.仿真结果表明该方法用于稳态信号测量时,自适应滤波器收敛周期小于6个周期,具有测试精确、综合运算量小等优点,可满足远动和计量测量的精度和实时性要求.文中同时给出了高次和非整次谐波信号分析解决方案,该方法在装置设计中已得到实际使用.     

基于余弦平顶窗的谐波相量测量

In this paper, a Backstepping Global Integral Terminal Sliding Mode Controller (BGITSMC) with the view to enhancing the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid has been presented. The proposed approach controls the switching signals of the inverter, interlinking the DC-bus with the AC-bus in an AC/DC microgrid for a seamless interface and regulation of the output power of renewable energy sources (Solar Photovoltaic unit, PMSG-based wind farm), and Battery Energy Storage System. The proposed control approach guarantees the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid by regulating the associated states of the microgrid system to their intended values. The dynamic stability of the microgrid system with the proposed control law has been proved using the Control Lyapunov Function. A simulation analysis was performed on a test hybrid AC/DC microgrid system to demonstrate the performance of the proposed control strategy in terms of maintaining power balance while the system’s operating point changed. Furthermore, the superiority of the proposed approach has been demonstrated by comparing its performance with the existing Sliding Mode Control (SMC) approach for a hybrid AC/DC microgrid.     

动态电压质量问题检测方法

就目前电能质量问题中常见的电压波动(骤升、骤降、闪变、谐波)检测技术进行了探讨。对经典的和目前众多热点研究的电压波动检测技术进行了分析,包括锁相技术中的过零锁相和软件锁相环(SPLL),以及波动特征量检测中的均方根值法、dq0变换法、改进窗口傅里叶变换法及研究最多的小波变换法,并对各种算法的优、缺点和适用范围作了分析、比较。过零锁相即硬件锁相(PLL)由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器及分频器组成,其原理和结构较简单,但动态性能较差,且在畸变电压输入时锁相效果变差;软件锁相环是一种基于瞬时无功理论的锁相方式,其结构比较简单、动态响应速度快、能准确地锁定电源电压的基波正序分量,对谐波有很强的抑制作用,一般无需滤波环节。最后,对电压波动检测技术进行了总结。     

单相功率因数校正变换器输入电流过零畸变分析与抑制

分析了功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流过零畸变产生的原因,指出电网频率、电感电流滞后角及电感大小都将对输入电流过零畸变产生影响,并通过仿真验证了分析结果。将交错技术可以在等效减小电感量的同时减小电感电流纹波这一特性应用于Boost PFC电路,提出一种利用交错并联技术解决单相PFC变换器输入电流过零畸变的方法。通过仿真验证了该方法的有效性。     

扩展压电传感器频率响应范围的方法研究

为了进一步提高压电传感器及其信号调理电路的低频响应能力,扩展压电传感器的工作频带,通过分析压电传感器电荷放大电路的频率响应情况,提出了采用数字滤波器进行补偿的方法。利用对压电传感器标定后获得的输入输出和MATLAB软件设计了FIR滤波器,并将传感器测试系统与滤波器串联来复现原有被测信号。仿真结果表明该方法使压电测量系统的工作带宽得以扩展,进一步降低了整个压电测量系统的低频截止频率,达到了减小动态测量误差的目的。     

复杂电网下基于CSDFT-MAF-PLL的电压同步方法

针对滑动离散傅立叶变换锁相环SDFT-PLL(sliding discrete Fourier transform phase-locked loop)在含整数次谐波及直流偏移分量等复杂电网条件下,发生频谱泄漏影响电压同步问题,设计一种级联型频率自适应SDFT-PLL装置CSDFT-PLL(cascaded SDFT-...     

基于模糊滤波和Prony算法的低频振荡模式在线辨识方法

考虑到Prony算法对输入信号要求较高、对分析数据的噪声非常敏感，提出一种模糊滤波和Prony算法相结合的电力系统在线低频振荡模式的辨识方法。该方法以广域测量信号作为输入，通过简单的模糊逻辑推理快速对输入信号进行滤波，利用Prony算法对滤波后的数字信号进行分析后在线获得电力系统低频振荡的模式。以华中电网支路302245上的有功功率振荡分析为例，通过对模糊滤波前后的输入信号进行比较以及对传统Prony算法和考虑模糊滤波的Prony算法分别进行低频振荡模式辨识的比较，表明了前置滤波的重要性以及所提出的方法能相对精确地进行振荡模式辨识，验证了其有效性。     

功率因数的实时精确测量方案探讨

在对传统的功率因数测量方法分析的基础上 ,提出了电力系统中的功率因数的基本算法 :即基于工频量的功率因数的求取方法。传统的测量方法 ,没有很好地考虑系统的不对称性所造成的谐波以及非周期分量对功率因数测量的准确性的影响 ,测量精度不够。本文提出的基于DSP技术的功率因数测量方法 ,充分利用DSP的计算功能 ,对电压、电流的采样序列信号 ,先进行带通滤波 ,再进行傅氏滤波 ,基本上消除了非周期分量及各次谐波对功率因数测量的影响 ,得到完全的基于工频的功率因数。前置的数字式软件带通滤波能够弥补常用的硬件低通滤波的缺点 ,能得到工频附近的频带信息 ,该信息再进行傅氏滤波 ,能够得到工频分量的电压、电流 ,从而可以得到基于工频分量的功率因数。     

高频信号注入法测量配电网电容电流及滤波的研究

为解决信号注入法测量配电网电容电流方法的频率选取和工频干扰等问题,分析了高频信号注入法的原理并对高频法进行改进。首先通过注入5 000 Hz高频信号求得电感值,然后通过扫频确定电网谐振频率,根据公式可计算出配电网对地电容值,并在扫频时通过串联电容的方法降低大对地电容系统的电容值,实现大对地电容系统电容电流的测量。同时运用数字信号处理器TMS320F28335,采用有限冲击响应滤波器(FIR)算法实现滤波功能,滤除扫频时注入信号中的工频干扰。通过理论分析和实验验证,该方法能够增加测量对地电容的范围,简化计算,滤除工频信号,使测量时的相对误差均不超过5%。     

基于时间尺度变换策略的幅频测量用自适应陷波器算法

现有电力信号幅频测量算法在动态条件下的测量精度和响应时间方面还有待改善,为此提出了基于时间尺度变换的自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)算法进行幅频测量。该算法对时间进行尺度变换,得到新时间尺度下的ANF动态方程,能够消除频率参数和滤波器之间的非线性耦合,将状态估计方程等价为线性时不变系统,并进行离散化处理。该算法能够有效消除谐波和噪声干扰,快速准确地测量动态变化的幅值和频率。算例结果验证了该方法的有效性,可满足在线测量的要求。     

基于改进加窗插值FFT的高精度谐波与间谐波检测算法

大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数次和非整数次谐波（称为间谐波）,传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）算法基于同步采样的方式,不适用于非整数次谐波的检测分析。频谱泄漏现象是由于有限长信号的傅里叶变换与理想傅里叶变换的不同而产生的。为了消除频谱泄漏,提出了基于余弦窗的插值FFT算法,给出了K项余弦窗插值的参数估计通式,并对矩形窗和汉宁窗的插值算法通过实例进行了验证。结果表明,基于汉宁窗的插值算法在基波频率偏离额定值或者大量间谐波存在的情况下,都能在非同步采样下准确地检测出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。同时该算法也和其他非同步采样方法进行对比,结果表明,该算法较文献中方法具有精度高、计算复杂度降低的优点。