纳托尔自卷积窗加权电力谐波分析方法

在非同步采样下,采用快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）进行电力谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应。窗函数加权可有效抑制频谱泄漏,但经典窗函数的抑制能力受旁瓣性能的制约。分析了纳托尔（Nuttall）窗的频谱特性后,提出了一种通过若干Nuttall窗自卷积运算得到的新型窗函数——．Nu...     

基于Nuttall自卷积窗的10 kV配电电缆中间接头定位改进方法

为解决现阶段采用离散傅里叶变换（discrete Fourier transform,DFT）分析电缆首端输入阻抗谱时存在频谱泄露和栅栏效应的问题,提出一种基于Nuttall自卷积窗的10kV配电电缆中间接头定位改进方法。首先,应用含有中间接头的电力电缆传输线模型、电缆输入阻抗谱、中间接头定位原理、加窗傅里叶变换（windowed Fourier transform,WFT）简要说明本文所提方法原理。接着,选取窗函数（Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗、二阶Nuttall自卷积窗）,详细分析窗函数性能。然后,通过对中间接头的定位仿真,分析比较4种窗函数的WFT算法对接头的识别定位效果。最后,对实验室500 m长的10 kV交联聚乙烯电缆（cross-linked polyethylene,XLPE）进行测试来检验所提方法的测试效果。仿真和实验结果表明：相比于Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗,二阶Nuttall自卷积窗抑制频谱泄露和栅栏效应的效果最佳,能更高灵敏度地识别和定位中间接头,且定位误差小于0.024%。     

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。     

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.     

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Nuttall窗三谱线插值的介损角测量方法

采用FFT谐波分析方法进行介质损耗角测量时,由于非同步采样会导致频谱泄露和栅栏效应,给介质损失角测量带来较大误差。为提高介损测量精度,文中提出基于Nuttall窗的三谱线插值介损测量方法。通过加Nuttall窗进行FFT得到离散序列,由三谱线插值进行频谱校正得到电压电流基波相位,根据两者相位差来计算介质损耗角。在基波频率波动、三次谐波含量变化、白噪音存在和采样点数变化的情况下测量介损角。仿真分析结果表明,Nuttall窗具有良好的旁瓣性能,能更好抑制频谱泄露,减小测量误差,所提方法测量介质损耗角时具有较高计算精度。     

基于Nuttall窗插值算法FFT的虚拟电力谐波测量系统设计

为了提高虚拟仪器测量电力系统谐波的准确度,研究了加窗FFT插值算法的原理,对比分析了几种重要窗函数的频谱特性,提出了将Nuttall窗插值FFT算法引入LabVIEW平台的方案,推导了Nuttall窗插值FFT简单易用的多项式修正公式,给出了算法的具体程序,并进行了仿真和实验验证,结果表明,基于LabVIEW的Nuttall窗插值FFT电力谐波测量算法准确度高、实现方便且开发周期短,能快速地在普通计算机上完成高准确度的谐波分析。     

基于Nuttall窗-五点变换的改进FFT介质损耗角测量算法

采用快速傅里叶变换(FFT)进行介质损耗角测量时,由于频谱泄漏效应会使得测量结果出现误差。在分析FFT算法频谱泄漏效应原因基础上,提出基于Nuttall窗-五点变换的高精度FFT算法,并将其应用于容性设备介质损耗角的测量之中。Nuttall窗具有较好的旁瓣衰减特性,对FFT输出序列进行加权变换则能够加快旁瓣频谱的衰减速度,因此本文算法先对被测信号加Nuttall窗,然后对FFT输出序列进行加权变换,可有效提高介质损耗角FFT算法测量的精度,从而达到减小频谱泄漏效应的目的。同时,还研究了基波频率、谐波含量、采样点数、随机噪声以及直流分量等参数对测试结果的影响。仿真和试验表明,所提方法具有较好的精度和可靠度。     

基于组合余弦优化窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

采用快速傅里叶变换(FFT)方法分析电力谐波时,信号的非同步采样和非整数周期截断会产生频谱泄漏和栅栏效应,这将造成一定的检测误差。加窗和插值算法能有效地提高FFT方法的检测精度,而窗函数的频谱特性将直接影响改善效果。为此,提出了一种基于遗传算法(GA)的组合余弦窗函数参数优化方法,利用该方法对6项组合余弦窗函数进行了优化,得到了一种6项五阶窗函数,并使用该窗函数实现了四谱线插值FFT的电力谐波分析。通过仿真表明,利用该窗实现的加窗插值FFT电力谐波分析方法的检测结果优于加Nuttall三阶窗和Nuttall五阶窗。     

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。     

改进加窗频谱峰值拟合算法及谐波分析应用

加窗FFT是目前应用最为广泛的谐波分析方法。但非同步采样时,离散频谱校正中存在计算准确度与实时性的矛盾。论文结合三角自卷积窗的频谱特性,建立了基于最小二乘法的三角自卷积窗加权电力谐波分析算法。首先利用三角自卷积窗对信号进行加权,以抑制频谱泄漏;其次,采用最小二乘法进行离散频谱校正,构造可以根据精度要求进行调节的频谱校正拟合多项式;最后,根据最小二乘拟合多项式,建立简单、易行的谐波幅值、初相角和频率计算式。非同步采样和非整数周期截断条件下,对白噪声、基波频率波动等情况的谐波参数分析仿真实验验证了算法的有效性和准确性。     

改进加窗插值的电力系统谐波分析方法研究

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力系统谐波分析的主要方法,但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测量结果的准确性.加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度.对(FFT)的泄漏原因进行了分析.通过对卷积窗的谐波理论分析与研究,提出了一种基于三角自卷积窗的加窗改进方法.     

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Hanning自乘-卷积窗FFT三峰插值修正的电能计量新算法

综合自乘窗和自卷积窗的优势,设计出一种Hanning自乘-卷积窗函数,其具有较优的主瓣和旁瓣性能。基于Hanning自乘-卷积窗FFT三峰插值修正公式、FFT的频移性以及Hanning自乘-卷积窗函数的频谱,拟合推导出信号基波和谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式,并给出了基于该窗函数的一种电能计量新算法。计算精度对比仿真实验以及基波频率波动仿真实验结果表明,基于Hanning自乘-卷积窗函数FFT三峰谱线插值修正的电能计量新算法,具有较高的计算精度和更优的计算稳定性。     

基于Kaiser自卷积窗的相位比较式输电线路故障定位方法

长距离输电线路对地分布电容引起电流行波畸变,不利于行波初始时刻的准确标定,并且弧垂因素的累积加大了定位误差。为缩短行波双端间距,保证在基频波动环境下可靠定位,提高故障定位精度,提出一种基于Kaiser自卷积窗FFT相位比较式输电线路故障定位方法。该方法设置多个电流测量点,采用FFT程序求解电流故障分量的相位,比较相邻测点的相位差以判别故障区段;利用Kaiser自卷积窗优良可调的旁瓣特性,充分抑制FFT相位求解时的频谱泄漏效应,提高了相位比较的可靠性。理论分析了产生相位频谱泄漏的原因,阐述了Kaiser自卷积窗的旁瓣特性,最后通过仿真验证所提方法的正确性。结果表明方法可有效抑制频谱泄漏,相位比较可靠性高,基频波动下仍能可靠定位。     

基于三角自卷积窗的介损角测量算法及应用

非同步采样条件下采用快速傅里叶变换(FFT)进行介损角测量时,频谱泄漏和栅栏效应造成的误差较大。本文提出了一种基于三角自卷积窗频谱相位差校正的介损角测量算法,介绍了其在高压电容型设备绝缘在线监测系统中的应用。三角自卷积窗具有良好的旁瓣性能,采用三角自卷积窗对信号进行加权能有效减少频谱泄漏对介损角测量的影响;基于三角自卷积窗的频谱校正算法不需求解高次方程,计算量小。在非同步采样情况下,通过对基波频率波动、采样频率变化、介损角真值变化、白噪声影响、谐波变化等情况下的介损角仿真测量实验和实际应用验证了本文算法的准确性和有效性。     

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。     

谐波分析的加窗插值改进算法

加窗插值FFT是电力谐波分析的常用算法，文中在两方面对该算法进行了改进。提出了一类新的离散窗函数——矩形自卷积窗。m阶矩形自卷积窗由m个矩形窗通过卷积运算生成，其幅频特性在零点处的1-m-1阶导数均为0;谐波分析时，加这类窗可以最大限度地减小基波及各次谐波相互之间的频谱泄漏：另外，给出了适合新窗的插值算法，并对插值算法的一些常规做法进行了改进。基于新窗的改进算法易于实现，能显著提高谐波分析精度和减小计算量。仿真分析和实践验证了其可行性和有效性。     

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。     

基于三角自卷积窗的介损角高精度测量算法

采用快速傅里叶变换(FFT)进行介损角测量时,非同步采样所引起的频谱泄漏造成介损角测量误差较大.为减小这类误差,本文提出了一种基于三角自卷积窗的插值FFT介损角测量方法.三角自卷积窗旁瓣下降快,能有效减少频谱泄漏对介损角测量的影响.采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权,再运用插值FFT算法求解信号相位参数,可得到较高精度的介损角测量值.对基波频率波动、介损真值变化和谐波注入比例变化等情况下的介损角仿真实验验证了本文算法的准确性和有效性.