准同步技术在谐波测量中的应用

准同步技术是在同步采样技术基础上发展起来的技术，其采样周期不要求与信号周期严格同步。文中采用先对周期信号作准同步采样，然后再结合DFT算法对周期电信号进行谐波分析与测量的方法，仿真结果表明，该方法具有较高的准确度。     

基于IEC 61850的数字化电能表用快速准同步谐波测量算法

按IEC 61850-9-2 LE要求,数字化测量装置主要采用80′fr的固定采样率,在非同步采样下进行谐波分析,容易引起频谱泄漏。准同步算法具有较高的准确度,但计算复杂,硬件开销较大,不适合数字化电能表进行在线谐波分析和电能计量。该文针对数字化测量装置的特点,提出一种高效准同步谐波算法,具体采用等效加权窗函数与组合数快速傅里叶(fast Fourier transform,FFT)算法相结合的方式,使理论计算量减少了90%以上。通过仿真和试验,与Triangular窗插值离散傅里叶(Discrete Fourier transform,DFT)算法、Hanning窗插值DFT算法、Nuttall4(III)窗插值DFT算法进行比较,证明了该文提出的算法准确度更高,且硬件开销具有明显优势。     

电参量测量中准同步采样算法分析及精度提高方法

为了进一步减小同步采样中产生的误差,提出了准同步采样方法,其采样周期不要求与信号周期严格同步,实际是等间隔采样和周期迭代过程,从而获得了接近“理想同步采样”的测量准确度。介绍了准同步采样方法的基本思想,对该方法进行了分析,并给出了进一步提高测量精准度的方法。经实验验证,准同步采样算法可以显著提高计算精度,并可以应用于其它信号特征的采样数字测量中。     

计及噪声的动态谐波准同步采样分析方法

电网中非线性负荷投切等使谐波具有明显的动态特性,为此,提出一种基于准同步采样算法的动态谐波分析方法,从理论层面分析噪声对谐波频率测量的影响,建立谐波频率测量方差理论式。准同步采样算法通过复化梯形积分和迭代法计算信号局部频谱,通过适当增加采样周期和迭代次数减小同步偏差对测量准确度的影响。仿真和实验结果表明所提算法能准确测量谐波参数。     

基于改进DFT和时域准同步的间谐波检测算法

快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,由此产生的谐波与间谐波之间的频谱干扰会严重影响间谐波参数测量的准确度。为减小谐波与间谐波之间的频谱干扰,提出一种基于改进离散傅里叶变换(DFT)和时域准同步的间谐波检测算法,采用改进DFT算法精确估计基波频率,利用三次样条插值重构准同步采样序列,用FFT算法对单个周期重构序列进行处理,得到基波和谐波的参数,并将基波和谐波成分从重构序列中减去,再次用FFT算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,确定每一个间谐波成分的参数。仿真结果表明,该算法不仅能提高频率分辨率,还可以有效排除谐波和间谐波的频谱干扰,且间谐波检测的准确度高、稳定性好、运算量小。     

基于时域准同步的介损角快速测量算法

非同步采样下,快速傅里叶变换方法(fast Fourier transform,FFT)算法不可避免地存在频谱泄漏和栅栏效应影响,且采集数据量多,计算量大。为了实现介损角的快速、高准确度测量,该文提出并建立一种基于时域准同步的介损角测量方法,利用准同步采样算法精确估计采样信号的基波频率,采用牛顿插值法对电压、电流采样信号进行插值重构,获得时域准同步采样序列,通过FFT频域分析和等效电路模型求解实现介质损耗角的精确计算。这种介损角测量算法不需要利用窗函数和谱线插值算法,能有效改善FFT的频谱泄漏和栅栏效应影响,采集数据量少,算法简单,便于嵌入式系统实现。仿真实验验证了算法的准确性。     

数据插值在同步采样中的应用

周期电气信号的测量中普遍采用交流同步采样.由于同步误差的存在,用同步采样的数学模型来处理准同步采样的采样值,会给测量结果带来一定误差.本文分析了同步误差产生的原因及其对有效值测量造成的影响,提出了改善测量结果的数据插值算法,并用仿真验证了该算法的可行性.     

基于高精度DFT的介损数字测量方法

针对离散傅立叶变换 ( DFT)用于介损测量时因系统频率波动难以满足同步采样而产生泄漏误差影响基波相位测量精度的问题 ,作者分析了 DFT算法非同步采样造成的泄漏效应 ,采用加余弦窗的改进方式 ,提出了基于 Black-man- Harris窗的 DFT介损测量方法。数字仿真表明基于加窗 DFT算法的介损测量较原有 DFT算法计算精度显著提高 ,实际测量亦验证了该算法的有效性。     

一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求。对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法。通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计。仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求。     

一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求.对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法.通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计.仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求.     

适用于同步相量测量的DFT算法研究

讨论了用于同步相量测量的离散傅氏变换DFT(Discrete Fourier Transform)算法。传统DFT算法计算量大,不适于采样率高且测量量多的场合。给出了一种递归傅氏变换算法,可减少计算量,并由此算法而推出一种频率测量方法,可以灵敏、准确地反映系统频率变化。将该算法用于所开发的同步相量测量装置中,实验结果表明该算法正确,且能满足精度要求。     

频率对数字调压器有效值计算的影响

飞机发电机控制器在检测电压有效值时,经常因为频率波动导致有效值计算出现误差。介绍了定频采样算法、过零点算法和准同步采样算法3种有效值算法,在MATLAB软件中进行了对比仿真,选取了误差最小的准同步采样算法。针对准同步采样算法响应时间过长的问题进行了改进,采用半周期积分优化的方法,并适当减少迭代次数。仿真与试验的结果证明,频率在380~420 Hz之间波动时,与传统定频采样算法相比,优化后的准同步采样算法误差从2.63%减小至0.14%。与优化前的准同步采样算法相比,优化后的响应时间从7.42 ms减小至2.46 ms。     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

基于离散傅立叶变换校正的电参量微机测量新算法及应用研究

离散傅立叶变换(DFT)是电参量微机测量的常用算法，但非同步采样引起的频谱泄漏及栅栏效应，使估计出的信号频率、幅值及相位有较大的误差。该文根据电气信号的频谱特点，对DFT频谱校正实现方法进行改进，提出了适合电参量微机测量的新算法，并通过选用不同的采样时间窗长度、采样点数及与之相适应的窗函数，使新算法可以满足高精度计量及快速电气测量等多种应用场合对测量精度、实时性等性能的不同要求。算法实现简单，速度快、精度高、通用性强，仿真分析和科研实践验证了其可行性和有效性。     

基于准同步算法和IIR-Hilbert变换器的无功测量

非正弦电路的无功测量是当前电力测量研究的热点.在给定定义下,为了准确测量全无功电能,本文介绍了一种结合准同步算法和离散Hilbert的无功测量方法.解决了传统移相方法无法测量谐波无功的问题,同时,由于采用了准同步算法,其目标精度可以适应较宽的电网频率波动.仿真结果表明,此方法具有相当于同步采样法的测量精度.基于准同步算法和IIR-Hilbert变换器的无功测量方法,具有硬件成本低、测量精度高和易于实现等特点,适用于多功能电能表装置.     

基于DFT的电力系统频率及谐波精确算法

频率是电力系统运行特性评估中最重要的参数之一。传统频率测量算法存在不同程度的误差,而它所带来的频谱泄露则影响谐波测量的精度。提出基于离散傅里叶变换（DFT）的改进测频算法,该算法利用相隔半个周波的3组信号数据求取2个修正系数,分别对相邻两个周波的相角进行修正,再通过其相角差求得实际频率。在此基础上,通过实时修正采样频率实现同步采样,从而精确进行谐波分析。4种不同情况的仿真实验结果表明算法具有较好的频率跟踪效果和谐波测量精度。     

加窗相位差校正算法在电网频率测量中的应用

电力系统的频率时刻处于波动状态,采样不可能做到完全同步,基于离散傅立叶变换（DFT）的算法不可避免的存在频谱泄露和栅栏效应,导致测量的精度无法满足电力系统参数的精度要求。介绍了一种改进的DFT频率测量算法,通过选择合适的窗函数和相位差校正的方法来提高频率测量的精度。仿真分析表明,该算法达到了电网频率测量的标准,具有一定的可行性和有效性。     

A software sampling frequency adaptive algorithm for reducing spectral leakage

Spectral leakage caused by synchronous error in a nonsynchronous sampling system is an important cause that reduces the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement. This paper presents a software sampling frequency adaptive algorithm that can obtain the actual signal frequency more accurately, and then adjusts sampling interval base on the frequency calculated by software algorithm and modifies sampling frequency adaptively. It can reduce synchronous error and impact of spectral leakage; thereby improving the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement for power system signal where frequency changes slowly. This algorithm has high precision just like the simulations show, and it can be a practical method in power system harmonic analysis since it can be implemented easily. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University, 2005, 32(6): 5–8 (in Chinese)     

电动汽车充换电设施电能计量及溯源技术研究

我国电动汽车产业发展迅速,其充换电设施用电特性具有非线性、冲击性特点,传统电能表已难以满足此类负荷准确计量的要求,而且缺乏相应检定溯源手段。为此提出了改进ip-iq算法对特定整数次谐波和基波电流、谐波电压进行实时分频检测,基于实时FFT以及准同步采样线性插值的补偿算法,以及一种基于无级放大的宽量程冲击性负荷电能计量技术;研制了计量装置,有效解决了电动汽车充换电设施电能计量的溯源问题及电压变化情况下直流电能的检定溯源问题。现场应用效果证明了所提的电能计量方法及装置能够满足电动汽车充换电设施电能准确计量及溯源的要求。