智能电器电参量测量的采样不同步误差的研究

针对智能电器电参量测量存在采样不同步误差的现状,提出一种基于自适应窗长傅立叶变换的电参量测量新方法.该方法通过计算待测电信号的相关系数自适应地确定傅立叶变换的窗长,从而实现无频谱泄漏的傅立叶变换,即实现了电参量参数的精确测量.通过与全波傅氏算法仿真分析对比表明:该方法对于存在谐波、间谐波信号以及基波频率偏移的电参量均能实现高精度的测量,且具有强抗噪声性能.该方法简单、有效且易于智能电器工程实现.     

基于OMAP平台的电力谐波检测装置的设计

以OMAP5912为硬件开发平台,采用加窗插值的快速傅立叶算法实现电网谐波参量的检测.使用该算法可以在非同步采样的条件下实现谐波参量(频率、幅值、相位)的准确测量,简化了硬件电路.本文重点阐述了检测装置的硬件整体实现方案及软件设计流程.在软件开发中使用DSP/BIOS操作系统,方便了开发过程,该检测装置具有很高的测量精度,很好的实时性.     

基于自适应短时傅立叶变换的电频率跟踪测量算法

电频率快速、准确测量是电网及电气设备运行、控制、调节的基础.基于电气信号的异步采样数据,应用短时傅立叶变换（STFT）估计电气信号频率,选用矩形自卷积窗抑制谐波对测频的影响,并根据频率变化自适应调整时间窗宽度.算法实现简单、计算量小,测频范围大,在信号频率缓慢变化和快速变化时,均具有较好的测量精度和跟踪速度.仿真研究对测频算法在各种情况下的可行性和有效性进行了验证.     

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。     

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。     

一种高精度快速计算电力谐波参数的方法

提出一种电力谐波参数高精度测量的新方法。依据傅立叶变换的时域收缩频域延伸的性质精确计算出电力信号各次谐波的频率,而后通过窗函数插值方法精确计算出电力信号的各次谐波参数。讨论了时域收缩比对测量精度的影响,还分析了截断窗函数对电力谐波估计精度的影响。用仿真试验和模拟测量证明了该算法的有效性。与其他加窗FFT插值校正分析方法相比,所提方法计算耗时上有明显优势,很适合用于DSP数字信号处理器,是一种很实用的算法。     

基于插值理论的准同步算法在谐波检测中的应用研究

当今对谐波的检测已有多种方法,不同的方法各有自己的优缺点.本文在分析比较主要检测方法优缺点之后,根据加窗插值的快速傅立叶算法的误差特点,估测出电网中的基频,然后用此基频的整数倍采样频率对含有谐波的电网信号进行准同步采样,再利用快速傅立叶变换估测各谐波参数的方法.仿真结果表明该方法的测量精度明显优于加窗插值的快速傅立叶算法.准同步采样可以减少采样周期,进一步提高算法的实时性.     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。     

一种基于迭代抑制谱泄漏的改进相位差算法

由于非同步采样所带来的频谱泄漏效应是影响相位差算法电参量测量精度的主要原因,利用高阶窗的旁瓣特性可抑制频谱泄漏,但二次谐波幅值的估计精度仍难以显著提升,并且由于高阶窗所带来频率分辨率损失的原因,通常需要增加待测信号的采样窗长,不利于频率波动和实时性要求较高的场合实现高精度测量。为此,提出一种加sine窗函数的改进型相位差算法,利用峰值谱线间相位差估计出的相对频偏,计算出除被测谐波分量之外的其他分量的长程谱泄漏对峰值谱线的干扰之和并将其减去后,重新利用其峰值谱线间的相位差计算相对频偏,循环迭代估计。基于该方法,与现有加窗相位差算法分别在无噪声、有噪声以及频率波动环境下进行仿真比较。实验结果表明,该方法迭代矫正计算4次即可,能有效抑制频谱泄露效应,减小估计偏差,提高电网电参量测量精度和实时性,能够满足电网测量需要。     

基于移动时间窗的直流局部放电特征提取方法

电气设备局部放电信号的特征提取是电气设备绝缘在线监测及故障诊断技术领域的前沿课题。当前的研究大多集中在交流局部放电的特征提取方法上,很少有人研究直流局部放电的特征提取方法。文中采用移动时间窗技术,提出一种新的直流局部放电特征提取方法。该方法通过研究时间窗内的局部放电次数、最大视在放电量、平均视在放电量等物理量与电气设备绝缘状态之间的关系,提取它们作为表征电气设备绝缘性能的特征量,用来进行状态评估与故障诊断。实验结果表明,该方法所提取的特征量能够很好地表征电气设备的绝缘性能,为电气设备绝缘的在线监测提供了理论依据。把它应用于地铁牵引变电站馈线电缆绝缘的在线监测中,效果良好。     

基于异步顺序采样值精确测量电量的方法

利用离散频谱详细对比分析了DFT的频谱泄漏和加汉宁窗DFT的频谱泄漏现象,讨论了用异步顺序采样值计算电量产生误差的原因,提出了利用异步顺序采样值精确计算电量的方法,实现了畸变电量的精确测量。仿真结果表明,该方法具有很高的计算精度。     

基于复带通滤波的智能电表量测算法及其DSP实现

智能电网中光伏、风电等分布式电源通过电力电子接口接入电网将对电网电能质量造成影响,尤其在分布式电源孤网运行时将致使网络中出现谐波、间谐波以及频率波动,进而影响电表的测量精度。针对智能电网高级量测体系(AMI)中对智能电表的要求,研究了一种基于高斯窗函数复带通滤波智能电表量测算法,该方法具有良好时频局部化特性,可以有效抑制频率波动、谐波、间谐波对于基波电气参数测量的影响。进一步地,在高性能的数字信号处理器平台(TMS320C6713DSK平台)上实现该量测算法,在测量基波电气量的同时还具有可进行电能质量监测的优点。测试结果表明,该算法可以在频率波动以及含背景谐波、间谐波条件下准确测得各待测电压电流波形的基波电气参数及电能计量数据,具有实时性好以及计算精度高等优势。     

电气化铁路负荷对电子式电能表计量精度影响的研究

介绍了在Matlab／Simulink环境中构建电气化铁路的负荷模型,同时建立了时分割乘法器（TDM）电能表以及数字式乘法器电能表模型。通过仿真实验比较可知,调制频率越高则时分割乘法器电能表的计量精度越高,采用高阶Kaiser窗类型的滤波器可提高数字式乘法器电能表计量精度。结果表明,虽然电铁负荷含有大量谐波,负序以及冲击性电流,但只要选取合适的电能表参数就能满足计量所需精度。     

平行四边形水平宽度和转角参数的应用

本文研究测量局部放电特性的平行四边形方法,发现平行四边形的水平宽度与绝缘系统所含气隙的放电电压和残余电压有关,提出了一种确定气隙放电电压和残余电压的方法——平行四边形两次测量法。从而认定平行四边形转角表征的电压值和电荷转移量也是平行四边形法中的重要参数,利用这些参数可以估计放电特性。此外,本文分析证明了气隙试样中平行四边形图形特征。     

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。     

(15期已排版）基于加窗傅里叶变换的相位误差研究

为了在已知相位精度要求的前提下提高谐波测量的速度,定量分析了基于WFFT的相位误差,分别推导出相位误差与窗口周期数、采样信号频率、初相位之间的解析式。在此基础上提出通过工程中相位所需要的精确度来找到最合适的窗口长度的方法,拟合出了采样频率/窗口长度和相位误差之间的关系公式,可由相位误差精度确定最小窗口长度,从而提高谐波测量的速度。存在固定的旁瓣衰减率值使得相位误差范围最准确。仿真实验表明,在已知初始条件和误差精度要求的前提下,可以找到一个最短的窗口长度及最合适的旁瓣衰减率,使谐波测量速度最快。     

基于四项最低旁瓣Nuttall窗的插值FFT谐波分析

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样和非整数周期截断时存在频谱泄漏,无法精确得到谐波参数。为了减少非同步采样对FFT的影响,本文采用四项最低旁瓣Nuttall窗结合双谱线插值FFT进行谐波分析。文章分析了四项最低旁瓣Nuttall窗的频谱特性,提出了基于四项最低旁瓣Nuttall窗插值的分析算法,运用多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果验证了在非同步采样时,该算法与加Blackman窗和Blackman-Harris窗的插值FFT相比具有更高的精确度,更好的抑制了频谱泄漏。     

基于同轴谐振腔法的材料电参数测量

以岩石电参数测量为背景,根据岩石材料的电性特点,对谐振腔法测试电参数进行了比较详细的研究.利用仿真软件设计并改进了常规谐振腔的结构,设计了一种小型化和有效的测量仪器,以方便携带和使用.然后,利用微扰法和建立等效电路模型对谐振腔进行建模,推导出电参数和谐振腔参数直接的关系,再通过拟合的办法得到关系式的参数信息.对模型进行仿真测试,比较了等效电路模型和微扰法的精度,可以看出等效电路模型的测量误差小于5%.最后搭建了测试系统,对一些材料进行测试,得到了满足测试要求的结果,并分析了测量系统的不足以及改进方法.