布莱克窗函数频域插值电力谐波计算

提出了一种电力谐波高精度估计的新方法.首先使用CZT (Chirp Z变换)从含有谐波的电力信号中高精度提取基波相量,并从中减去基波信号;然后加布莱克(Blackman)窗截断电力信号,用快速傅里叶变换(FFT)计算出剩余信号的频谱;再依据基波频率精确估计出各谐波的频率;最后依据各谐波频率对Blackman窗函数在频域插值,精确计算出各电力谐波的参数.仿真试验表明,该方法与加窗双谱线插值FFT分析电力谐波方法有基本同等的估值精度,但计算量约为1/2.     

基于Rife-Vincent窗的高准确度电力谐波相量计算方法

非同步采样时,快速傅里叶变换应用于谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应,影响谐波相量计算的准确度。分析Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出一种基于5项Rife-Vincent(I)窗双谱线插值FFT的谐波相量计算方法。与传统窗函数相比,5项Rife-Vincent(I)窗具有更好的频谱泄漏抑制特性,而双谱线插值算法能够对栅栏效应进行有效修正。仿真实验结果表明,在非同步采样条件下,提出的方法适合于非线性电路谐波相量分析,22次复杂谐波电流信号的频率计算相对误差仅为5.7×10-11%,幅值计算相对误差≤5.3×10-7%,初相位计算相对误差≤3.1×10-6%。     

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Teager-Kaiser能量算子Rife-Vincent窗频谱校正的电压闪变测量

分析了Teager-Kaiser能量算子的构成和Rife-Vincent窗的旁瓣特性,通过Teager-Kaiser算子快速提取电压闪变包络,将包络参数进行Rife-Vincent窗改进FFT谱分析与校正,简化IEC推荐的闪变测量过程,提出并建立了基于Teager-Kaiser能量算子Rife-Vincent窗频谱校正的电压闪变测量算法。仿真试验结果表明,本文提出的算法能有效克服单一频率调幅波频率变化、多频率成分调幅波、电网基波频率波动、谐波与间谐波以及白噪声对检测结果的影响,与传统电压闪变检测方法相比,设计实现简单、计算量小,测量结果精确、稳定,可用于电压闪变参数的在线监测。     

基于Rife-Vincent(I)窗的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(FFT)的电力谐波分析方法应用最多,但存在频谱泄漏和栅栏现象,影响谐波分析的精确度。为解决这个问题,先分析了常用窗函数和插值算法,后提出了基于5项Rife-Vincent(I)窗六谱线插值的谐波分析方法。通过多项式曲线拟合,推导出幅值、相位和频率的修正公式,并用于仿真验证。仿真结果证明了算法的有效性和准确性:在分析简单信号时,与Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗相比,5项Rife-Vincent(I)窗的检测精度更高,幅值和相位相对误差分别小于8.94×10-6%和2.60×10-4%,基波频率相对误差低至-1.44×10-8%;在分析包含间谐波的复杂信号时,所提出的算法相比其他算法计算精度更高。     

基于滑窗频谱分离算法的基波参数测量

非同步采样时,含有邻近间谐波的基波信号进行短时傅里叶变换时,基波、间谐波和各自负频率成分间会产生严重的频谱干扰。因此,为了准确提取并测量混叠频谱中的基波成分,该文提出基于滑窗频谱分离的基波参数测量方法。首先建立多频率信号模型,并基于短时傅里叶变换推导出频谱分离算法,分离出基波和干扰的频率分量,最终计算出基波参数。该文在电压波动、频谱混叠等多种工况下进行算法验证,结果表明,所提方法能够准确地提取基波成分,并兼具较高的时间分辨率和参数测量精度,且具有一定的抗噪性。同样,所提方法也适用于谐波和间谐波的识别和测量。     

纳托尔窗改进FFT动态谐波参数估计方法

动态下的谐波参数估计是近年来的研究热门,快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)因其简单且易于嵌入式实现而得到广泛应用,但其参数估计准确度受频谱泄漏和栅栏效应的制约。分析纳托尔(Nuttall)窗的旁瓣特性,建立基于4项5阶Nuttall窗改进FFT的谐波参数估计算法,通过曲线拟合推导信号基波与各次谐波的频率、幅值和相位估计修正公式。仿真结果表明:4项5阶Nuttall窗抑制频谱泄漏效果好,改进FFT算法能对栅栏效应产生的影响进行有效修正,提出的方法能准确跟踪基波频率波动,有效抑制白噪声影响,提高谐波参数估计的准确度。     

工业电力系统谐波分析的高精度FFT算法

为了减少非同步采样对快速傅里叶变换的影响,提高电力系统谐波分析的精度,详细介绍了一种基于五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法的谐波参数估计的新方法,并推导了其谐波参数估计公式.利用选择性暂态程序ATP建立一个实际的400/33 kV工业电力系统的仿真模型,对系统的谐波电流进行仿真.然后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和所提出的五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT两种算法对16次谐波参数估计值进行对比分析,实验结果表明:在相同条件下,五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高.     

基于三次样条插值信号重构的谐波间谐波检测算法

针对基波和谐波对间谐波以及间谐波之间的频谱泄露的影响,提出了一种基于三次样条插值信号重构的谐波间谐波检测方法。该方法首先用加汉宁窗插值的快速傅里叶变换(FFT)算法求得精确的实际电网基波频率,根据实际的基波频率,利用三次样条插值对原始的信号进行重构,然后用加汉宁窗插值的FFT算法对重构信号进行处理,求得基波和各谐波的参数,再把基波和各谐波从原始信号中减去。对剩余的信号再次用加汉宁窗插值的FFT算法进行处理,得到各间谐波的参数。对于频率相近的间谐波采用补零法进行频段划分,各频段进行加窗插值后得到较精确间谐波参数。最后,算例仿真误差结果验证了该方法的有效性。     

基于插值线性调频Z变换的间谐波分析方法

为获得准确的间谐波信号的频率分布估计值，文章提出了基于插值线性调频Z变换(chirp Z transform，CZT)的间谐波分析方法。该方法通过CZT变换获得精确的等价于离散傅里叶变换结果的间谐波信号的频率分布估计值，利用基于Rife-Vincent III窗的双谱线插值修正公式修正上述估计结果，得到了较精确的各次谐波和间谐波参数。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性，与现有方法的比较结果表明，相同采样频率下该方法的检测精度更高。     

基于Rife-Vincent窗和同步相量测量数据的风电次同步振荡参数辨识

随着电网中风力发电渗透率的增加,电力系统发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的可能性显著增加,报道显示次同步振荡给电力系统设备安全和稳定运行带来重大挑战,如何准确地辨识SSO参数对抑制SSO至关重要。为了利用同步测量数据并提高计算精度,减少频谱泄漏和栅栏效应对辨识的影响,提出一种利用复数域同步相量数据的SSO关键参数辨识方法。首先,通过频谱分析得到复数域含SSO信号加窗同步相量的表达式,并推导得到系统基频分量和SSO分量在频域中的特征;然后基于加阻尼Rife-Vincent窗和三点插值法计算出复数域下SSO的频率、阻尼系数、幅度和相位参数。通过辨识不同条件下的仿真信号验证所提方法的有效性。仿真结果表明,相对于传统方法,该方法能更好地抑制频谱泄露和栅栏效应,具有更高的计算精度和鲁棒性。     

一种改进FFT多谱线插值谐波分析方法

针对谐波分析中加窗FFT计算存在运算量大的问题,对常用窗函数进行比较,利用莱夫-文森特(RifeVincent,RV)窗优越的频谱特性,提出一种基于4项RV(I)窗多谱线插值FFT改进算法。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用窗函数主瓣内相邻谱线间的相位特性,以及谐波频点附近的最大值谱线、次大值谱线和较大值谱线确定频率谱线的准确位置,改进了修正谐波幅值、频率偏差的计算方法,满足谐波分析准确度要求的同时,大幅降低运算量,提高谐波分析的实时性。仿真结果表明,提出的谐波分析方法能有效克服频率波动的影响,提高谐波测量的准确度,且能有效抑制白噪声的影响。     

莱夫-文森特窗三谱线插值的电力谐波分析

为解决快速傅里叶变换(FFT)在电力谐波分析存在的问题,在分析莱夫-文森特窗和三谱线插值算法特点的基础上,提出了一种基于莱夫-文森特窗三谱线插值的谐波分析算法,用曲线拟合方法获得了修正公式,并基于这个修正公式对电力谐波进行了仿真。仿真结果表明,相同条件下,该算法在处理简单的谐波信号时的时间小于0.225 ms,幅值修正误差小于-1.4×10-6%,处理复杂信号时的时间小于0.997 ms,幅值修正误差小于-9.68×10-6%。该方法不仅具有较高的检测精度,而且具有较快的运算速度。     

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。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位FFT分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

基于Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值FFT电力谐波分析

加窗和插值算法可以有效抑制快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样和非整周期截断时产生的频谱泄露和栅栏效应,提高谐波检测精度。在比较不同Rife-Vincent窗、经典窗的频谱特性的基础上,选择五项Rife-Vincent窗做母窗,构建了五项Rife-Vincent自卷积窗的时域、频域函数,并分析五项Rife-Vincent自卷积窗的主瓣特性以及自卷积阶数对旁瓣性能的影响。建立了基于五项Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值频谱校正算法。采用多项式拟合的方式推导了简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了非同步采样时,与其他加窗插值相比,该算法具有更高的计算精度。     

基于多CPU与相位差校正的高精度谐波功率测量

快速傅里叶变换（FFT）应用于谐波分析与测量时容易因频谱泄漏影响测量准确度。研究Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出了一种基于Rife-Vincent窗频谱相位差校正的谐波分析与谐波功率测量方法。在此基础上设计了一种新型三相谐波电能表,给出了基于TDK6513H+ADSP-BF533+M30624FGPFP的多CPU电力谐波精确测量解决方案。实验结果表明,应用所提出的谐波分析算法时,仪器的性能优于GB/T 17833—1999及GB/T 14549—1993的要求,基波有功功率测量误差小于0.2%,谐波电压测量相对误差小于1%,谐波电流测量相对误差小于3%,谐波相位测量误差绝对值小于2°,适合于高精度谐波功率测量。