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。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法北大核心

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

氧化锌避雷器泄漏电流检测的优化FFT分析

氧化锌避雷器泄露电流检测的实现,是通过谐波分析提取全泄露电流的各次频率阻性分量,依据其变化可判断该装置在电网中的运行情况。快速傅里叶变换(FFT)算法进行谐波分析时很难做到整数周期截断和同步采样,由此引入的频谱泄露和栅栏效应会影响谐波分析的结果,采用加窗和校正算法可以改善谐波频率、幅值和相位的提取精度。选用一种利用距谐波频率点最近的幅值最大和次大的两根离散谱线的比值以修正谐波参数的比值公式校正算法,同时利用窗谱函数推导出了谐波频率、幅值和相位的修正公式。这种算法能够有效降低频谱泄露和栅栏效应以及干扰给谐波分析带来的不利影响。基于该FFT的优化算法,推导了加汉宁窗函数的实用修正公式,通过仿真比较了不同窗函数修正算法的计算精度,并在实验环境下验证了加汉宁窗的比值校正算法的有效性和易实现性,且已应用于氧化锌避雷器泄露电流检测的实际工程中,利用该校正算法精确检测泄漏电流谐波阻性分量,对氧化锌避雷器运行性能进行诊断。     

新能源并网系统次同步谐波相量检测方法

新能源汇集地区产生的次同步谐波会影响电网安全稳定运行,传统傅里叶算法的次同步谐波检测精度容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响。为了提高次同步谐波相量的检测精度,提出了一种基于Nuttall窗和全相位傅里叶分析(apFFT)的新算法。通过将采样数据分成N段,并加两次4项5阶Nuttall窗,得到预处理后的N点数据分段再进行FFT。进而,基于apFFT和传统FFT幅值的平方关系以及apFFT自身的"相位不变性",校正幅值和频率的全相位谱分析结果。相比于特征根分析方法和插值校正傅里叶方法,该方法在保持傅里叶方法快速性的同时提高了次同步谐波检测精度。仿真结果验证了该方法的有效性。     

全相位-混合基FFT在相量测量装置中的实现

传统的傅里叶变换在测量非整周期的数据时会出现频谱泄露的现象,而快速傅里叶变换(FFT)只能对长度为2的整次幂(基-2)的数据进行处理,无法对非基-2的其他数据计算。为了解决以上问题,提出了一种全相位-混合基FFT算法。并详细介绍了全相位FFT、混合基FFT的原理以及全相位-混合基FFT在DSP中的实现过程。通过测试表明全相位-混合基FFT在电压、频率的测量精度较传统FFT有一定优势。将该算法应用到以DSP为核心的相量测量装置当中,对电网的状态进行实时监测,实测结果证明该算法准确可靠,在电力系统运行当中有一定实用价值。     

基于全相位频谱分析的正弦信号高精度参数估计方法

对传统频谱分析的输入数据截断方式进行了改进,提出了全相位频谱分析,理论证明全相位频谱分析幅度谱是传统FFT频谱分析幅度谱的平方,可以很大程度上减小频谱泄露,同时,给出了其实现框图.另外.全相位频谱分析方法具有良好的相位分析性能,不受频偏影响,在信号是非整数倍频率采样情况下,由该方法分析的相位与信号真实相位误差极小,无需校正.提出基于全相位相位差法估计正弦信号幅值、频率和相位的新算法,对传统相位差法其序列的取法进行了改进,对单频余弦信号进行非整周期采样,分别用全相位相位差法和离散频谱综合相位差校正法对信号的频率、幅值和相位进行了校正.仿真结果证明该算法参数估计精度高于现有算法,具有较好的实用价值.在无噪情况下参数估计近似为无偏估计,尤其对相位的估计,误差达到0.001%.     

汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法

在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;然后,结合全相位FFT分析的相位不变性,将采样点处幅值最大的谱线相位作为信号的初相.仿真实验表明,与其他插值算法相比,该算法可以更有效地降低谐波参数检测误差,减少白噪声干扰的影响.     

全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用

分析了传统FFT和全相位FFT(apFFT)谱分析的原理和区别,说明了全相位FFT谱分析方法在电力系统谐波检测方面的优势。根据apFFT谱分析方法的相位不变特性可以精确地得到各个谐波的相位,再利用全相位时移相位差校正法获取各个谐波的频率和幅值。文中详细说明了采用目前在电力系统比较流行的基于Cortex-M3内核的STM32芯片对该算法进行设计与实现,测量所得结果准确度较高。该方案对电力系统谐波检测有一定参考价值。     

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。     

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。     

应用FFT进行电力系统谐波分析的改进算法

采用快速傅立叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断，由此造成的频谱泄漏将影响到谐波分析的结果。通过加窗以及采用插值修正算法可以改善计算谐波频率、相位和幅值的准确度。该文针对已有算法存在的问题，提出了一种基于两根谱线的加权平均来修正幅值的双峰谱线修正算法，利用距谐波频点最近的两根离散频谱幅值估计出待求谐波的幅值；同时，利用多项式逼近方法获得了频率和幅值修正的计算公式，这些改进能够进一步降低泄漏和噪声干扰，提高谐波分析的准确性。基于该改进方法，文中推导了一些常用窗函数的实用修正公式。仿真结果验证了该改进算法的有效性和易实现性。     

一种FFT谱细化方法

FFT法是一种目前常用的谐波分析方法,但由于采样信号的截断效应,信号的频谱存在谱泄漏和栅栏效应,使得频谱谱峰减小,精度降低。针对这一现象,提出了一种频谱细化的方法,不增加采样数据长度,在FFT谐波分析方法的基础上进行简单调制,可得到高分辨率的细化频谱;经过理论阐述,数据仿真与处理,并与直接FFT法、相位差法及插值法对比,该方法处理结果明显要比直接FFT法和相位差法好,接近或超过插值法;结果证明了该方法提高了频谱分辨率,减少了谱泄漏影响,是一种行之有效的方法。     

应用于电力谐波分析的改进相位差校正法

传统的相位差校正法在应用于电力谐波测量时,由于频谱泄漏问题的存在,在窗函数的旁瓣衰减速度较慢时存在较大误差,而校正过程对频域解析式的依赖又限制了窗函数的选用。采用一种基于汉宁窗的改进相位差校正法,其原理是对非同步采样序列的加窗快速傅里叶变换结果进行多项式变换,再依据变换所得的新频谱序列进行谐波参数的校正。将该方法和其他常用方法进行数值仿真对比,在基频随机变化的情况下进行10 000次仿真计算得到其标准误差,并缩短采样窗长以探究其实时性。结果表明,改进相位差校正法较其他常用方法有更高的精度;当基频在47~53 Hz范围内随机变化时,高次谐波的测量精度达到10-5次;在100 ms的采样窗长下,也能满足IEC 61000—4—7标准的精度要求。在兼顾计算精度的同时,该文校正公式由汉宁窗解析式推导得到,简便明了,所提方法是一种有实用价值的谐波参数检测算法。     

基于混合谱线插值算法的谐波分析方法

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统谐波分析的常用方法,但FFT在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的谐波参数。采用基于5项Rife～Vincent（I）窗插值FFT的谐波分析算法,现有双峰谱线插值修正算法可以有效改善谐波数据准确度,但算法的精度很大程度上取决于信号频率校正系数的计算精度。而采用混合谱线插值修正算法,可得到精确的频率校正系数。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性,并可提高谐波的检测精度。     

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。     

基于加窗FFT和HWT算法的谐波检测系统设计

为了提高电网谐波的检测精度,特别是考虑电网中存在间谐波的情况,及造成的频谱泄漏和栅栏效应问题.采用了改进加窗插值FFT和HWT混合的非整次谐波算法,加窗插值采用可修改的Hanning窗、HWT采用谐波小波算法,更好地消除了间谐波的影响.硬件采用STM32+DSP的双CPU并行处理技术,提高了数据处理速度.MATLAB仿真结果以及实验结果分析表明,该算法提高了谐波检测精度,改善了系统的动态性能,并达到预期的效果,具有一定的实际意义.     

基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测

国标GB/T15543-2008要求电压不平衡度计算需在获取基波幅值和相位基础上再求取相序分量,但其计算方法涉及开方运算与相角求取,不利于嵌入式系统实现。本文构建新型B-N互卷积窗函数,推导基于新型B-N互卷积窗三谱线改进FFT修正算式,采用改进坐标分区法实现相序分量求取。据此提出基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测方法。避免了复杂开方运算,提高了基波幅值和相位的检测精度,最终实现三相不平衡度的快速准确检测。仿真实验结果表明,本文提出算法在基波、谐波及噪声干扰情况下,均能有效实现不平衡度的准确检测,相比国标推荐方法,实现简单且准确度更高。