基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析.通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位.仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现.     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析。通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位。仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现。     

间谐波环境下并联有源电力滤波器系统设计

针对电网环境中含有间谐波的复杂情况,以三电平并联有源电力小滤波器(SAPF)为研究对象,建立三电平SAPF数学模型。采用CPT原理检测间谐波环境下电网基波分量,从而准确测量电网谐波含量。将间谐波、APF参数波动和死区效应等考虑为控制器非周期干扰,利用等价输入干扰原理对传统重复控制器加以改进,提高控制系统控制性能,消除非周期干扰对控制器的影响。在Matlab和三电平试验平台上,建立SAPF控制系统,仿真及实验验证所设计系统可以准确检测间谐波环境下电网谐波含量,并对电网谐波、间谐波进行补偿。     

基于迭代滤波的电网基波与谐波动态频率测量技术

电网存在负荷非线性、供能间歇性等特点,动态频率测量的精度易受非稳态分类和噪声等影响。文章从算法和硬件两方面研究动态频率测量技术,提出了基于复化辛普森的基波与谐波动态频率测量方法,推导了白噪声影响下的基于复化辛普森的频率测量方差公式,设计了抗干扰能力强的电网信号调理和采样电路。提出的基波与谐波动态频率测量方法采用复化辛普森积分原理,可有效消除信号中非稳态分量的影响,设计的电网信号调理和采样电路及抗干扰措施能够减少外界干扰对动态频率测量的影响。仿真结果证明了文中方差表达式的有效性。实验结果表明,提出的动态基波与谐波频率测量技术具有较高精度,满足实际测量需求。     

基于Prony算法的基波频率测量方法

针对电网频率跟踪测量的问题,提出了一种基于Prony算法的基波频率测量方法。首先通过CIC组合滤波器从原始信号中提取出基波信号,再利用Prony算法进行频率跟踪测量。该方法可以有效地抑制原始信号中的直流、谐波和噪声,降低测量系统的基波频率测量偏差。实验仿真结果表明,该算法响应速度快,测量精度高,测量结果满足电网监测和电能计量的精度要求。     

基于频率自适应的双二阶巴特沃斯数字滤波方法

频率波动、谐波未知的畸变电网导致相位和频率检测存在稳态误差,从而影响滤波器的滤波性能。针对上述问题,提出一种基于频率自适应的双二阶巴特沃斯数字滤波方法,该方法采用两个双二阶巴特沃斯带通滤波器,可实时检测电网电压的相位和频率并提取基波信号;分析巴特沃斯带通滤波器的特性及频率自适应滤波算法的结构;阐述该频率自适应滤波算法在电压锁相环和特定次谐波检测中的应用。仿真与实验结果验证了基于频率自适应的双二阶巴特沃斯数字滤波方法的有效性。该方法能够精确检测电网电压的相位和频率,并能有效消除因电网频率波动、电网畸变而导致的相位和频率检测误差,而且适用于单相或三相系统。     

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。     

用时域连续有限冲激响应滤波器进行过零测频的方法

根据时域连续有限冲激响应滤波器的原理设计了短窗窄带带通连续滤波器。该滤波器通过处理输入离散采样信号获得连续信号并抑制谐波噪声,改进了过零测频方法。对含有40%低频和高频谐波的500 kV线路的故障电压进行仿真,试验结果表明当采样数据的窗长为4个工频周期时,该方法的测频误差小于0.05 Hz,且延时仅为2个工频周期,其抗谐波、抗噪声和动态响应特性优于傅氏测频法,能够满足电子式互感器应用环境下实时测频的要求。     

并联型有源电力滤波器单次谐波补偿策略研究

在瞬时功率理论的基础上提出了一种基于带通滤波器的指定次谐波检测方法.文章建立在所提出有源电力滤波器的拓扑结构及其数学模型基础上,对电网中的单次谐波和间次谐波补偿方法进行研究.该方法新颖,物理意义明确,可以针对任意次谐波进行补偿,进而为电路参数的设计提供了方便.针对APF的负序谐波设计了一种8阶IIR数字滤波器,并对该滤...     

非理想电网下三相逆变器的锁相方法研究

在大规模新能源并网发电场合,电网常处于三相不平衡、谐波畸变、频率波动等非理想电网状态.为了改善并网逆变器在非理想电网条件下的控制性能,提出了一种基于新型滑动平均滤波器的锁相环(NMAF-PLL).NMAF可在α-β坐标系下滤除输入信号中的直流分量、谐波分量及基波负序分量,提取基波正序分量.进一步,进行了NMAF频率自适...     

基于自适应陷波器的工频电力通信信号检测

工频电力通信是一种以配电网为介质的新型通信技术。配电网中的50Hz基波及5次电流谐波影响上行电流信号的检测。文中提出，背景电流抵消后让信号通过基于自适应滤波技术的陷波器，可去除背景中残留的基波及谐波电流的影响。实际应用说明，在此基础上再采用匹配滤波，可以很好地检测上行电流信号，使该通信系统能适应高耗能地区的电网环境。     

基于ARIMA的矿山电网故障暂态行波波头辨识及故障测距

由于矿山电网含有大量的整流设备及非线性负载,运行时含有稳定的高次谐波分量和高频噪声,同时矿山电网多为短距离线路,故障后产生的暂态信号与原有高次谐波混叠严重,给行波故障测距带来了极大的困难。通过分析矿山电网故障行波的时域特征,提出基于整合移动平均自回归模型(ARIMA)对行波波头到达前的高频周期信号进行预测,并结合波头到达时刻的真实波形得到波形残差,同时对残差进行平稳性校验,通过行波波头到达时刻前后残差平稳性的不同确定准确的波头到达时刻,进而实现行波故障测距。利用低压电缆网络仿真实现矿山电网故障,仿真结果表明:与小波变换与经验模态分解相比,所提方法能够准确辨识行波波头,且不易受故障状况和噪声的影响,能有效提升行波可行性及精度,尤其适用于含有整流设备及非线性负载矿山电网故障测距。     

基于自适应神经网络的谐波分析模型与算法

提出一种周期信号的谐波基函数神经网络模型及基于该模型的谐波分析算法.该算法将基波频率和谐波幅值相位共同作为权值参与学习调整,通过自适应测量原理估计各次谐波参数,算法的收敛性定理为学习率的选择提供了理论依据.对信号存在频率偏差和含有白噪声两种情况分别进行了仿真,结果表明该算法精度高、收敛速度快,适合于非同步采样和短数据下的电力系统谐波分析.     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

计及衰减直流分量的基频电压半周期检测

衰减直流(DDC)分量、高次谐波等干扰信号的存在,使得对电网畸变信号中基频分量的幅值、相位检测存在一定误差,其中DDC分量的时间常数通常超过45 ms,持续时间较长.为此,文中首先针对畸变信号中DDC分量提出一种半周期四点采样检测算法,缩短了DDC分量的检测响应时间.其次,针对同时含有DDC分量与高次谐波的畸变信号,提出将畸变信号进行半周期积分后,在dq坐标系下将上述DDC分量检测算法与高次谐波检测算法进行组合,在工频半周期中可同时滤除干扰信号的影响,准确检测到畸变信号中的基频分量.最后,搭建了MATLAB/Simulink半实物实时仿真模型,从检测精度、响应时间等方面验证了所提算法的有效性.     

基于稀疏盲分离的电能质量谐波分析方法

为准确检测和分离电力系统中日益严重的谐波污染,提出基于稀疏盲分离的谐波分析方法。首先利用延迟采样构建两路观测信号,建立电能质量谐波盲源分离的数学模型。然后对两路观测信号进行短时傅里叶变换,采用基于点密度的弧灭圆聚类方法,对频域散点图上样本点进行聚类以估计混合矩阵。最后通过求解最小L1范数方法分离各次谐波分量。对仿真信号和实际地铁电力信号的测试结果表明,所提方法能准确分离各次谐波的同时,在计算效率和分离含有量低的高次谐波方面优势明显。     

有源滤波器在放射状配电网谐波抑制中的应用

本文着重论述了基于电压检测的并联型有源滤波器在放射状配电网谐波抑制中的应用及其安装点的选择。对外电路而言,在基波频率下有源滤波器被控制为无限大阻抗,在谐波频率下被控制为小电阻,实验结果证明,将有源滤波器安装在放射状配电网的末端母线上,可在整个配电网上有效地抑制谐波。     

基于振动信号的变压器铁心与绕组故障区分方法

针对变压器铁心、绕组由于机械结构相连,铁心故障与绕组故障区分困难的问题,提出采用基于振动信号的变压器铁心与绕组故障的区分方法,通过对比分析铁磁材料磁致伸缩和绝缘垫块弹性形变的非线性特性差异,结合实验分别获取变压器铁心、绕组振动信号,在频域研究了变压器铁心、绕组振动信号的非线性特性,通过分析不同条件下振动信号高次谐波能量占比,提出采用振动信号基频与高次谐波幅值的变化规律来区分铁心故障和绕组故障.研究表明,变压器运行中振动信号基频分量由铁心和绕组振动共同决定,高次谐波分量主要来源于铁心振动.当变压器绕组故障时,仅振动信号基频幅值发生突增;铁心故障时基频和高次谐波分量幅值均发生突增,可以有效区分铁心和绕组故障.     

基于Ip-Iq法谐波检测中数字低通滤波器的设计及其DSP实现

针对基于Ip-Iq法的谐波检测在有源电力滤波器的应用,利用Matlab仿真软件建立仿真模型,分析低通滤波器的选择、设计及其对谐波检测的影响可知,不同类型的低通滤波器,以及滤波器的阶数、截止频率对谐波检测的动态过程和精度都有一定影响。综合考虑谐波检测的要求,选用契比雪夫低通滤波器进行仿真,结果表明:该滤波器阶数越高响应速度越快,但在通带内存在高次谐波;阶数越低响应速度越慢,但通带响应较好。在仿真的基础上给出了用数字信号处理芯片(DSP)实现基于Ip-Iq法谐波检测的方法和结果,实验结果验证了仿真的正确性和低通滤波器对检测结果的影响。     

基于瞬时无功功率理论的谐波检测和抑制的模型参考自适应控制系统

针对瞬时无功功率理论的低通滤波器的选型问题,通过对提取出的基波电流作快速傅里叶变换(FFT)分析,以各次谐波含量和总谐波畸变率(THD)作为Butterworth低通滤波器的阶数和截止频率选择的依据。首先,建立了谐波源公共连接点(PCC)处基于瞬时无功功率理论的谐波检测的仿真模型;其次,根据提取的基波电流的畸变程度,详细说明了低通滤波器的选型方法;最后,将模型参考自适应理论引入开环谐波检测系统,克服了实际模型中内部参数改变和外部扰动对谐波检测的影响。理论分析和仿真实验表明,该系统具有良好的谐波检测精度和对基波提取具有较强的鲁棒性和自适应性。