基于3δ滤波的介损角算法

脉冲噪声的干扰、信号频率偏离正常值导致的频谱泄漏和栅栏效应会给介损角测量造成误差。为此,提出了一种能有效抑制脉冲噪声和非整周期采样给介损角测量造成误差的算法:用3δ算法抑制电压和泄漏电流信号中的脉冲噪声;对处理后的信号使用改进的基波相位分离法计算介损角,能高精度获得介损角、且计算量较小。对频率为50.5Hz、含有脉冲干扰的电容型设备的电压和泄漏电流信号的计算结果表明:无论是滤波前后,改进基波相位分离法较之DFT算法均具有更高精度;两者滤波都具有一定的效果,滤波使改进的基波相位分离法400次计算所得误差的绝对值的最大值、绝对值的均值和均值分别从0.01990、0.00412和-0.00026rad减少到0.01464、0.00327和0.00006rad。从而验证了该方法能抑制脉冲噪声和非整周期采样给介损角测量带来的误差。     

基于改进FFT的介损角计算方法

为了提高在非同步采样情况下电气设备介损角δ测量的准确性,在δ计算中引入了改进FFT算法。该算法通过对信号傅立叶变换后所得序列中3个点的加权运算减轻了频谱泄漏,提高了信号频率偏离理想频率时计算所得δ的精确度,且算法简单、计算量少,与FFT非常接近。在信号取样的采样时间为0.1s,频率为1kHz,量化位数为12,电压信号中3次谐波分量为基波分量的5%,直流分量为基波分量的1%时仿真分析了信号频率、3次谐波、采样频率变化时FFT算法和改进FFT算法计算所得δ:使用改进FFT算法后频率偏离理想频率0.5Hz时误差从约6×10-3减到约7×10-5rad;3次谐波与基波比值在0～1波动时,FFT算法误差在3×10-3～1.3×10-2rad变化,改进FFT算法误差<1.2×10-4rad;采样频率在0.4～2.4kHz变化时,FFT算法误差接近3.5×10-3rad,改进FFT算法误差<4×10-5rad。计算时间FFT算法需240.1μs,改进FFT算法需要241.5μs,二者很接近。故算法具有高精度、快速、稳定的性能。     

改进基波相位分离法在介损角测量中的应用

为有效减少基波相位分离法在非同步采样时给介损角测量带来的误差,提出了加汉宁窗插值的改进基波相位分离法。介绍了该算法的原理,给出了非同步采样情况下该算法的计算公式。因矩形插值积分公式将小积分区间的被积函数看成常量容易导致算法误差增加,所以采用梯形插值积分公式,给出了相应的计算公式,并分析了原因,它可以提高非同步采样时该算法测量所得介损角的准确性;针对该算法需要获得信号频率、且使用硬件方法获得频率时增加系统硬件环节的问题,使用了加汉宁插值谐波分析法快速、高精度获得基波相位分离法需要的信号频率,该算法在获得较高介损角精确度的同时减少了硬件环节。仿真结果显示结合加汉宁窗插值的改进基波相位分离法使非同步情况下的介损角测量精度有所提高,最大误差从4.04×10-4rad下降到了5.52×10-5rad,算法精度在49.5～50.5Hz频率范围内更加稳定,且无需外部条件获得信号频率,是介损角测量的一种有效算法。     

基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法

在高压电气设备介损角在线监测中,由于存在工频周期信号的非同步采样和截断现象,从而造成利用FFT算法计算介损角产生较大的误差。本文分析了非同步采样造成的FFT算法的泄漏效应,提出了一种基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法。该方法采用相关Blackman窗对系统电流与电压信号进行加权,然后利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,最后根据电流与电压的基波相位差来计算出介损角。仿真结果表明该算法有效地克服了非同步采样和截断造成的介损角测量误差,并且能够大大降低信号频率波动、高次谐波对介损角测量精度的影响。     

基于等效模型的介质损耗数值算法

基于电阻和电容并联或串联等效电路模型提出了一种在非整周期情况下仍有较高精确度的介损数字化算法.测量电容型设备绝缘上的电压和泄漏电流信号后使用傅里叶算法或加窗插值傅里叶算法和修正理想采样频率法获得信号的谐波分量,分别根据阻容并联/串联等效电路模型以及电压信号对电流信号进行拟合,并将拟合模型中的变量进行适当的转化后使模型由非线性最小二乘变为线性最小二乘,直接计算获得电阻、电容进而得到介损和拟合泄漏电流信号,从而简化了计算.对仿真信号和实测信号的处理结果表明:阻容并联和阻容串联模型均能较好拟合电流信号,前者精度稍高;根据等效模型算法拟合后的电阻、电容计算所得介损在不同信号频率下仍有较高精确度,且该方法可获得绝缘的等效电阻和电容.     

基于等效模型的介质损耗数值算法

基于电阻和电容并联或串联等效电路模型提出了一种在非整周期情况下仍有较高精确度的介损数字化算法.测量电容型设备绝缘上的电压和泄漏电流信号后使用傅里叶算法或加窗插值傅里叶算法和修正理想采样频率法获得信号的谐波分量,分别根据阻容并联/串联等效电路模型以及电压信号对电流信号进行拟合,并将拟合模型中的变量进行适当的转化后使模型由...     

用改进的DFT改进MOA容性电流补偿法

为解决非整周期采样时改进的容性电流补偿法存在频谱泄漏和栅栏效应而影响算得的阻性电流准确性的问题,提出了基于加Blackman-Harris窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非整周期采样给阻性电流测量造成的误差。比较仿真模型给出的原算法和改进算法所得阻性电流基波和3次谐波分量的误差表明,新算法的误差仅为原算法的几分之一到几万分之一测量的准确大为提高。     

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。     

基于Kalman基频跟踪的介损角测量算法

为减小采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)进行介损角测量时,由非同步采样引起的频谱泄漏和栅栏效应对测量结果造成的影响,提出了一种基于卡尔曼基频跟踪的改进FFT介损角测量算法。利用扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)对电网信号进行实时基频跟踪,控制下位机实现基频信号的整周期采样,之后采用加窗FFT算法计算信号的实时相位差,得到介损角测量值。采用EKF基频跟踪整周期采样算法,可以从硬件上实现信号的整周期采样,有效减少非同步采样对介损角测量的影响。基频波动、介损角真值变化、谐波变化及白噪声影响等情况下的介损角仿真实验和实际应用验证了该算法的准确性和有效性。该算法为高精度介损角测量提供了一种新的思路。     

在线检测介质损耗角的矩阵束方法

介质损耗角是反映电容性电气设备绝缘状况的重要参数之一。为了准确检测介损角,提出了一种基于矩阵束算法的介损角在线检测方法。该方法兼具提取基波信号参数和抑制噪声干扰的功能,可以高精度提取基波电压、电流信号的初始相角,实现介损角的准确检测。大量仿真结果表明:信号频率、3次和5次谐波分量、直流分量、介损角真实值、采样频率及采样点数等扰动对矩阵束检测法基本没有影响;当信号的信噪比不小于25d B时,无需对原始信号进行预处理,就可以获得较高的检测精度,且检测速度较快。仿真分析结果验证了该方法在介损角在线检测中的可行性和有效性。     

基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法

在高压电气设备介质损耗角在线监测中,DFT算法用于介质损耗角(介损角)测量时,系统频率的波动所造成的非同步采样将会产生泄露效应,从而会影响介损角测量精度。文章详细地分析了DFT算法非同步采样造成的泄露效应,提出了一种基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法。该算法采用Hanning卷积窗对电流和电压信号进行加权,利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,根据电流与电压的基波相位差计算出介损角。通过仿真给出了该算法在电压频率波动和白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,通过分析验证了该算法的有效性。     

介损角的非同步采样算法及其应用

分析了介质损耗角数字化测量的原理、算法及存在的问题.提出了一种非同步采样条件下采用基波相位分离法的补偿算法,即采用等时间间隔对电压、电流信号进行采样,同时对信号周期波动产生的误差进行补偿,并介绍了基于该算法的测量系统的硬件实现方案.仿真和试验结果表明该算法在增加较少运算量的同时提高了介质损耗角的测量精度.     

傅里叶算法测量介质损耗的误差分析与应用

为减少傅里叶算法用于电容犁设备介质损耗（介损）计算的误差,基于信号仅含基波分量和信号频率变化的前提下对傅里叶算法用于介损计算的误差进行理论推导和分析。获得了介损角计算误差的表达式,该表达式由电雕与电流信号的相位差、电流信号的初始相位、信号频率和信号长度组成,即介损角的计算误差受这些因素影响。分析结果表明：存仞始相位变化...     

加Blackman-Harris窗插值算法仿真介损角测量

为了更好地将加布莱克曼-哈里斯(Blackman-Harris)窗插值谐波分析法用于介损角测量,仿真分析了该算法及其在信号频率、3次谐波、直流分量、采样频率、A/D量化位数、采样时间长度、介损角真实值、白噪声及脉冲噪声变化时计算所得介损角误差的变化。仿真结果表明,频率波动时算法误差很小且稳定;算法随3次谐波分量的增加误差有很微小的增加;算法随直流分量的增加变化不显著;算法随A/D量化位数的增加误差减少,≥10位的量化位数能满足精度要求;随采样频率的增加误差稍有下降,但趋势不明显;随采样长度增加误差减少,0.1s的采样时间长度足够;介损角误差与真实值的关系不大;随白噪声和脉冲噪声含量的减少误差减少,对白噪声和脉冲噪声信噪比约80 dB能满足要求。     

基于准同步离散傅立叶变换的介损测量方法

采用基于离散傅立叶变换 (DFT)的谐波分析法测量介损时 ,因电网频率波动使测量精度不能满足标准要求。因此提出了基于准同步DFT的介损测量法。该方法能有效减小未完全整周期采样所造成的测量误差。数值仿真结果表明 ,该方法的测量精度明显高于谐波分析法 ,当频率波动时对不同电流、电压信号的初相角 ,其测量精度均能满足绝对误差 <0 1% ,且计算量小 ,实现方便     

存在脉冲噪声情况下的介损角算法

脉冲干扰是影响介损角测量精确度的重要因素之一,对含有脉冲噪声的电压和泄漏电流信号必须使用滤波方法进行抑制。采用53H算法抑制采样所得电压和电流信号中的脉冲噪声。对滤波前后的信号分别使用了相关函数法、高阶正弦拟合法、加汉宁窗插值算法、谱泄漏对消算法、改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法计算介损角,发现各种算法对滤波后信号的计算结果均要比滤波前信号使用对应算法具有更高的精确度;无论是对滤波前信号还是滤波后信号改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法均具有更高的精确度。同时分析了53H算法的相关参数对算法精确度的影响。对信号使用53H算法滤波后,使用改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法能有效提高在脉冲情况下介损角测量的精确度。     

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.     

一种结合复三角函数和Hilbert变换的绝缘介质损耗测量方法

提出了一种结合复三角函数和Hilbert变换的绝缘介质损耗因数测量方法。将归一化工频电压信号和电流信号分别移相90°构成Hilbert变换对,再将两组复信号构造新的复三角信号模型,结合复三角函数和Hilbert变换特性,导出了tanδ的计算式,并给出了算法实现方法和硬件实现方案。仿真结果表明:该算法可有效解决由于频率波动引起的非同步采样和非整周期截断问题,tanδ实际测量的绝对误差小于0.000 03,具有较高的测量精度和抗干扰能力。     

采用二次DFT的高精度介损数字测量方法

为了减小离散傅立叶变换(DFT)算法用于介损测量中出现非同步采样造成的误差,提出了一种改进的算法。在等时间间隔采样的条件下,先使用一次DFT计算出实际的工频周期,修正每个工频周期的实际采样点数,使之满足同步采样条件,再采用二次DFT求出介质损耗角。通过软件仿真,在考虑电网频率波动和谐波含量变化的情况下,模拟采用不同的采样模数转换(A/D)分辩率和采样频率,对该改进算法与传统DFT算法进行分析比较,证明了该改进算法在计算精度、算法稳定性方面大大提高。根据仿真结果,对采用该改进算法的介损测量设备的硬件选型提出了建议,并给出了相应的A/D分辨率、采样频率的建议值。     

基于深度学习的电容器介损角在线辨识

当前电容器介质损耗因素的计算方法为正向求解过程,即先对电容器工作电流和电压进行采样,再使用谐波分析等方法计算介损值,实践中算法稳定性不佳。为此提出了一种基于深度学习的电容器介损角辨识方法,采用一段时间的监测值训练深度学习网络,再使用该深度学习网络对新采样的信号进行辨识,判断介损角变化量(分辨率为0.001%)。给出了用于深度学习的介损角表示信号Dδ(t)的计算过程,证明了在讨论域内该信号的幅值即是介损角δ,且其波形形状包含监测装置受到的干扰。仿真实验证明该方法有效,比加汉宁窗的谐波分析法具有更好的抗噪能力。实际在线监测样本的计算结果表明其稳定性优于加汉宁窗的谐波分析法,且辨识结果不受电压互感器角差的影响。