一种新型组合优化谐波分析方法研究

在非同步采样和非整数周期截断时,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)进行电力谐波分析时容易造成频谱泄露和栅栏效应,加窗插值可有效解决频谱泄露和栅栏效应问题。在分析了纳托尔窗的频谱特性的基础上,推理得出4项5阶纳托尔窗函数,通过自卷积运算得到纳托尔自卷积窗函数,并推导出四谱线插值校正公式。基于全相位傅里叶变换(all-phase FFT, apFFT)的相位不变性,利用理论频点附近的主谱线和旁谱线幅值的比值,推导出基于纳托尔双窗和ap FFT双谱线插值频谱校正分析法。由此提出了加窗插值FFT用于频率和幅值的检测,apFFT用于相位检测的新型组合算法。仿真结果表明所提新型组合算法在谐波检测时精度更高,抑制频谱泄露能力更强。     

基于五项Rife-Vincent(I)窗的四谱线插值FFT谐波分析方法

目前,在电力谐波分析中快速傅里叶变换(FFT)应用得最为广泛,但是在非同步采样时,应用该变换容易产生频谱泄漏,出现栅栏效应。为减小非同步采样对FFT的影响,对旁瓣峰值电平小且下降速率快的五项Rife-Vincent(I)窗进行了分析并将它应用于FFT算法中,提出了基于五项Rife-Vincent(I)窗的四谱线插值FFT谐波检测算法。经过多项式函数的拟合,得到了简单实用的四谱线插值修正公式,使计算过程更为简单。结果表明,与Hanning窗、Nuttall窗和四项Rife-Vincent(I)窗插值FFT相比,相同条件下,五项Rife-Vincent(I)窗具有更高的准确度,其幅值相对误差≤6.52434E-5%,相位相对误差≤7.75054E-3%。     

一种高精度六谱线插值FFT谐波与间谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法因其便于在嵌入式系统实现而被广泛应用于电力系统谐波检测,可改善因非同步采样和非整周期截断造成的频谱泄漏与栅栏效应,提高FFT分析的精确度。针对目前常用的加窗插值算法存在的不足,在分析五项最大旁瓣衰减(Maximum-Sidelobe-Decay, MSD)窗频谱特性的基础上,提出一种基于五项MSD窗六谱线插值FFT的谐波与间谐波分析算法。该算法利用紧邻峰值谱线频点的六条谱线进行加权运算,充分考虑峰值频点左右对称谱线所蕴含的信息以提高分析精度。通过数据拟合求出窗函数对应的插值修正公式,简化了运算过程。仿真结果表明,五项MSD窗六谱线插值FFT算法设计实现灵活,抑制频谱泄漏效果极好。相比于其他常见的四谱线插值FFT算法,该算法具有更高的谐波、间谐波检测精度。     

基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析

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难以精确检测谐波各参数。加窗和插值算法可提高FFT的精确度。分析了Nuttall窗的频谱特性,提出了基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析算法。该算法充分利用峰值谱线频点附近的四条谱线进行加权运算以提高谐波分析精度,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,该算法检测谐波的精度更高,有效地抑制了频谱泄漏。     

基于五项莱夫-文森特窗的三谱线插值FFT谐波分析

电力谐波分析中应用最广泛的是快速傅里叶变换,但是快速傅里叶在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下无法得到准确的结果。为了减小非同步对FFT的影响,选择旁瓣性能良好的五项莱夫-文森特(Rife-Vincent)窗结合插值FFT来对电力谐波信号进行检测。通过多项式拟合的方式,推导出简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了在非同步采样时,相比于其他常见的加窗插值FFT算法,该算法有更高的计算准确度以及实用价值。     

基于余弦自卷积窗的高精度介质损耗角测量算法

介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是高压电容器件预防性试验的重要组成部分,实现DLA的精准测量对电力系统稳定运行具有重要意义。在非同步采样和非整数周期截断情况下,利用加截断窗插值算法来提高快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测DLA的精度;在分析余弦窗函数频谱特性的基础上,提出通过卷积运算并以8项余弦窗为母窗构造余弦自卷积窗(cosine self-convolution window,CSCW)函数;再基于双谱线插值算法原理,推导出2阶CSCW函数的双线插值校正公式,并由此提出了高精度DLA测量方法,精度对比实验表明,该算法能高精准地提取信号相位参数。最后,将加CSCW双谱线插值FFT算法应用于电容型器件的DLA测量,验证了算法的有效性和高精度。     

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%。     

新型窗函数四谱线插值的谐波分析方法

针对在非同步采样及非整周期截断的情况下,采用快速傅里叶变换分析电力谐波时谐波检测精度不够高的问题,提出了一种8阶三角自卷积窗的新型四谱线插值谐波检测算法。首先,分析了不同阶窗的时域和频域特性;然后,分析了四谱线插值算法,并推导出基于新算法的参数估计公式;最后,通过模拟谐波环境进行了算法的仿真实验,并与三谱线插值算法进行对比,其精确度要高于三谱线插值算法。实验结果表明,8阶三角自卷积窗具有旁瓣特性和栅栏效应的明显优势,可以更好地抑制频谱泄漏,并且随着谱线数目的增多,计算精度也有所提高,计算结果误差大多数小于10~(-7),所提出的算法可以更准确地计算每个谐波的参数。     

基于改进余弦窗的加窗插值FFT谐波分析

采用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时,很难做到整周期截断和同步采样,导致频谱泄漏,无法精确得到电力谐波各参数。对采样信号进行加窗截断,用双谱锋线插值算法修正检测结果,可改善因非同步采样导致的频谱泄漏,提高检测精度。本文提出一种改进的余弦窗,分析其频谱特性,运用多项式拟合推导出简单实用的插值修正公式,减少运算量。仿真结果表明,加改进余弦窗双谱线插值FFT算法检测精度高,有效抑制了频谱泄漏。     

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。     

Hanning自卷积窗及其在谐波分析中的应用

加窗插值FFT算法可以有效降低频谱泄漏和栅栏效应对谐波分析精度的影响.本文提出一种由Hanning窗进行自卷积运算得到的Hanning自卷积窗,分析了卷积阶数对主瓣宽度、旁瓣电平和旁瓣衰减速率的影响,计算了1~4阶Hanning自卷积窗的主瓣、旁瓣性能参数,给出了基于Hanning自卷积窗的双峰插值FFT谐波分析算法.仿真结果表明,Hanning自卷积窗具有优良的频谱抑制性能,基于Hanning自卷积窗的双峰插值FFT算法能有效消除各次谐波间的相互干扰,适合于电力谐波的高精度检测,与已有加窗插值FFT谐波分析算法相比,精度有明显提高,且便于嵌入式系统实现.     

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%。     

典型电能计量算法数值仿真及性能比较研究

在梳理较为成熟的五种典型电能计量算法的原理和特点基础上,分别在非同步采样和同步采样条件下运用这五种算法进行数值仿真分析,考察它们测算总电能、基波电能和谐波电能的准确性和实时性。研究发现,Nuttall窗双谱线插值FFT算法、Rife-Vincent窗双谱线插值FFT算法、小波包分解和重构算法测算总电能和基波电能的相对误差较小;而小波包分解和重构算法、Prony算法和准同步采样FFT算法测算谐波电能的相对误差较大;再者,Rife-Vincent窗双谱线插值FFT算法和Nuttall窗双谱线插值FFT算法的实时性均明显优于其他算法。这些结论可为实际应用提供参考。     

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。     

基于CZT的电力谐波参数高精度估计

提出了一种基于CZT的电力系统谐波参数高精度估计方法.利用CZT实现频谱细化的特点,首先从复杂信号中提取基波分量,将其减去.然后对剩余信号加5项Rife-Vincent窗,进行FFT分析.最后根据提取基波频率求出各次谐波频率,对Rife-Vincent窗函数在频域插值.仿真验证表明5项Rife-Vincent窗抑制频谱...     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。