基于改进递归小波的电力系统频率测量

信号复小波变换的相位谱包含了信号变化的丰富信息,利用电压信号的复小波变换相位信息检测电力系统频率,具有不受电压信号畸变影响、抗噪声能力强、精度高等特点.通过电压信号在特定尺度的改进递归小波变换(IRWT)系数的相位变化周期,可得到电压信号的频率.对理想信号和畸变信号的仿真计算结果验证了该算法具有精度高、速度快、鲁棒性强等特点,市电电压的频率实测结果表明该方法可用于实际电力系统频率的测量.     

应用于频率波动电网的改进相位差校正法

针对电网信号基波频率波动时传统相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能产生测量失败的问题,提出一种改进算法。改进算法相对于传统相位差法有4个改进措施:第一,通过对加窗后的频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,减小了频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过计算频率变化率(Rate of Change of Frequency,ROCOF)对传统相位差法的校正公式进行了进一步的修正;第三,在计算ROCOF时尽量减小采样窗长,提高了ROCOF的实时性以及计算精度;第四,通过两次相位差法减小基波频率波动导致的非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定以及基波频率宽范围波动的两种情况下将改进算法进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参量测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,分析窗长满足IEC标准规定窗长。     

结合频率信息的相关函数法用于介质损耗的测量

当电力系统频率波动时用相关函数法计算介质损耗(介损)存在误差,为了提高精确度提出了结合频率信息的改进相关函数法.改进算法使用加汉宁(Hanning)窗插值算法获得电力系统频率,然后根据频率和抛物插值公式获取整周期的采样序列,对所得整周期的采样序列采用基于辛卜生公式的改进相关函数法计算介损.原算法与改进算法的仿真结果表明改进算法精确度远高于原算法,信号频率为49～51 Hz范围内它使介损最大误差从10-2减少到了10-4,针对实测信号改进算法的精确度也远高于原算法,表明改进算法能有效减轻频率波动给介损测量带来的误差.     

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。     

交流信号RMS值频率偏移误差的准正交抵消算法

介绍交流信号的均方根(RMS)值计算方法.针对由于信号频率或信号采样频率偏移造成的RMS值计算误差,提出一种准正交抵消算法,该算法取2个采样起点相差1/4采样长度的单周期信号采样序列,求取采样序列的均方(MS)值,再对其均值取开方.同传统RMS算法相比,该算法无需对采样信号进行频率、相位的同步跟踪,计算量几乎没有增大,即可大幅抵消信号RMS值的频率偏移误差;尤其是在频率偏差不大时,该算法几乎可以完全抵消RMS值的频率偏移误差;当输入信号包含谐波时,该算法的频率偏移误差抵消效果受到显著影响,但仍有可观抵消效果.     

提高交流信号真有效值测量精度的改进方法

针对电力系统交流采样中整周期采样不同步问题,利用目前常用的软件定时同步采样技术,提出了测量交流信号真有效值的两种实用的改进方法.改进方法1根据信号周期与采样周期计算出每周期采样点数和周期误差点数,利用周期误差点数修正计算信号的真有效值.改进方法2根据信号由正变负的过零点前后的采样值以及采样周期来得到信号的周期,计算出周...     

考虑频率偏差的动态同步相量估计器

电力系统负载变化和次同步谐振等诸多原因均会导致电力系统频率偏离标称频率,IEEE标准C37.118.1和最新修订后的C37.118.1a中规定的电力系统最大频率偏差可达5Hz,较大的频率偏差会导致基于泰勒傅里叶的同步相量测量算法产生严重误差.该文提出一种考虑频率偏差的动态同步相量估计器,该估计器在标称频率的两侧以固定的频率间隔生成多个离散频率,基于这些频率离线生成相应的动态滤波器,并将滤波器系数保存到存储器以便在线运行时查表使用.算法运行时,利用泰勒傅里叶的频率估计功能对信号频率进行预测,根据预测频率选择与之最接近的离散频率,通过查表法找到相应的滤波器对输入信号进行分析,实现了较大频偏时同步相量的精确测量.最后,通过仿真和实际信号数据对所提出的估计器进行了测试,测试结果表明,该估计器能够在较大频偏时实现对同步相量、频率和频率变化率的精确测量.     

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。     

结合频率信息的相关函数法用于介质损耗的测量

当电力系统频率波动时用相关函数法计算介质损耗（介损）存在误差,为了提高精确度提出了结合频率信息的改进相关函数法。改进算法使用加汉宁（Hanning）窗插值算法获得电力系统频率,然后根据频率和抛物插值公式获取整周期的采样序列,对所得整周期的采样序列采用基于辛卜生公式的改进相关函数法计算介损。原算法与改进算法的仿真结果表明改进算法精确度远高于原算法,信号频率为49～51 Hz范围内它使介损最大误差从10-2减少到了10-4,针对实测信号改进算法的精确度也远高于原算法,表明改进算法能有效减轻频率波动给介损测量带来的误差。     

一种改进的Flat-top窗电力系统谐波分析算法

快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）是电力系统的谐波分析最常用、最容易实现的方法。但由于实际电网频率波动,FFT算法很难实现同步采样,谐波分析精度受到频谱泄漏与栅栏效应的制约。分析了Flat-top窗的旁瓣特性,建立了一种改进的加Flat-top窗FFT算法。通过分段校正方法,当频率偏移量小时,使用计算量小的加Flat-top窗FFT算法;当频率偏移量大时,利用相位差校正法对幅值进行插值修正。仿真结果表明：改进的Flat-top窗相位差校正法有效地抑制频谱泄漏和栅栏效应,     

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。     

低频采样下基于卡尔曼滤波的同步相量测量算法的研究

各种基于定间隔采样的传统相量测量算法在跟踪速度和测量精度上不能很好地统一,在低频采样情况(每周波4~8个采样点)下提出一种基于线性卡尔曼滤波技术的10状态卡尔曼滤波模型,用于实时跟踪电力系统的电压有效值、频率、频率变化率和初相角,为系统提供精确的参数。结合二元泰勒展开公式,推导出各个参数的计算公式,并依据信号模型选取合适的时间区间保证算法对突变信号的响应速度。从采样频率、数据窗持续时间和算法对突变信号的跟踪精度方面对算法进行了讨论,结果表明使用该算法可以在低频采样下获得较高的参数估计精度。     

一种快速的软件频率计算方法

频率测量是电力系统测控装置和保护装置的基本功能.频率测量的快速性和准确性将深度影响电力系统测控和保护装置的性能,从而影响到电力系统的稳定性.为提高频率测量的快速性,提出了一种全新的频率测量算法.该算法可以在5/4周波内测量出被测对象的频率,具有极强的实时性.首先对计算傅里叶级数实部的核函数进行移相.然后分别采用移相前后...     

基于小波预处理技术的低频振荡Prony分析

提出了一种利用改进的小波软阈值去噪技术,首先对电力系统低频振荡数据进行预处理,然后采用Prony算法提取低频振荡信号特征的分析方法。在分析Prony算法原理的基础上,分析了参数选择对算法的分析速度与精度有较大影响,提出了Prony算法主要参数的选择策略,即信号抽样频率应大于信号最高频率的2倍,以避免频谱混叠;信号时间长度应包含2个周期最低频率的振荡,以提高参数估计精度;模型初始阶数应远大于信号中实际包含的指数项个数,以使最优子集分量逼近观察到的数据。仿真和动模实验结果表明,基于小波预处理技术的Prony算法具有分辨率高、拟合效果好的优点,能满足电力系统低频振荡特征分析的需要。     

应用于频率宽范围偏移电网的改进相位差校正法

非同步采样造成的频谱泄漏是相位差测量误差的主要来源,尤其针对于频率宽范围偏移时,采用传统相位差法很可能造成测量失败。文中提出一种基于传统相位差的改进算法,改进算法分为两个步骤:第一,通过分析加窗信号频谱,将频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,进一步减轻频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过估计电网基波频率偏移范围确定待测信号采样点数,对采样序列采用截取点数不同的前后两次相位差法,第二次相位差法的截取点数由第一次相位差法估计的基波频率决定,减小了非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定、基波频率宽范围偏移以及含有噪声干扰的情况下进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参数测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,采样窗长满足IEC标准规定窗长。     

基于傅里叶变换的精确频率测量算法

传统的傅里叶频率测量算法,通过傅里叶算法求出相邻2个周期的相位,采用相位差对采样频率进行修正和迭代,计算量大而精度差。文中根据严格推导得到傅里叶算法计算值的准确数学形式,通过对相位差的三角函数进行分解展开,代入傅里叶算法计算值,即可在不需要计算相位的情况下得到相邻2个周期相位差的准确值,从而得到真实的信号频率。仿真分析结果表明,该算法精度高,计算量小,实现简单,完全适合于微机保护测控类装置的实际应用。     

适应于时变频率的高精度测频算法设计与实现

为解决水电厂及新能源频率随时间变化条件下测频算法误差大的问题,提出了一种适应于时变频率的高精度算法的设计及实现。该算法根据相邻过零点的相位关系,在频率随时间变化条件下,推导出任意时刻频率与周期的关系表达式,并综合运用牛顿三次插值多项式、牛顿迭代法等算法来精确求解相邻过零点之间的周期时间。MATLAB仿真表明,该算法在频率波动甚至非线性变化时,以及信号中含有高次谐波、直流分量、噪声等情况下,均可取得很高的测频精度,且测频范围大、适用面广、计算量小、占用内存少。     

基于FastICA和Prony算法的低频振荡参数辨识

传统Prony算法进行参数辨识存在对信号噪声非常敏感的缺点,同时对输入信号有较高的要求。因此,本文首先介绍独立分量分析(Independent Component Analysis,即ICA)和FsatICA基本原理,然后提出将FastICA算法和Prony算法相结合的低频振荡参数辨识方法。该方法首先以广域测量信号作为输入信号,然后利用FastICA方法对输入信号进行预处理而达到降噪,最后利用Prony算法对滤波后的信号进行分析得到电力系统低频振荡参数。通过对理想信号和四机两区算例分析,验证了此方法在FastICA去噪之后,能够提高Prony提取低频振荡参数辨识的准确性、快速性和抗噪能力。     

适用于非同步采样的相位差准确测量方法

提出了一种基于相关原理的电信号相位差准确测量方法,在同步采样条件下,对电压、电流信号作归一化处理后得到的2信号的互相关函数在初始时刻的值直接反映了它们之间的相位差。电信号频率发生波动时,同步采样变成非同步采样,根据相关函数的原理式进行推导得到改进的相位差测量算法。并对其在实际测量中的主要不确定源进行了分析,定量地给出它们对改进算法测量质量的影响程度。该方法可同时测量出相位差和信号的频率,具有较高的准确度, 适用于同步采样和非同步采样两种情况。实验及仿真结果均验证了该方法的有效性。