高精度实时电能质量监测系统设计及实现

为提升电能质量监测的实时性和信号检测的准确性,提出了高精度实时电能质量监测系统的设计方案。在传统快速傅里叶变换(FFT)的基础上,采用一种改进的加窗双谱线插值谐波检测算法对检测信号进行处理,进而得到准确的相位、幅值、频率等参数。通过含有谐波的正弦信号验证算法精度,并基于TMS320F28335浮点处理单元,在数字信号处理器(DSP)上构建电能质量监测平台。改进数据流编码方式,设计滤波电路、电压型电流互感器电路、电流型电压互感器电路及电压抬升电路,并设计通过软件仿真检验了设计的可行性。该系统能够对电能质量进行实时准确的测量。     

一种高精度的电能质量监测系统

研究和设计完成了一套 DSP+PC 架构的电能质量监测管理系统。系统不但可以准确地检测稳态电能质量,并且对暂态扰动可以精确地进行定位和识别。对涉及的电能质量指标算法(FFT 算法、小波变换的 Mallat 算法和IEC 闪变检测算法)进行了建模仿真。硬件平台以 TMS320F2812DSP 为核心,采用硬件锁相环自适应调整采样率技术,减小了频谱泄露和栅栏效应;在 CCS3.3环境下开发监测终端程序;在 VB6.0环境下开发监测中心界面。采用Modbus 通信协议,通过 RS232总线实现数据通信。系统进行了测试和联调,综合调试实验证明,系统稳定可靠、操作方便,上位机监控界面简洁明了。整个系统运行状况良好,各项性能指标均达到预定要求,实现了预期的设计目标。     

基于DSP的暂态电能质量小波变换检测方法

介绍一个基于DSP的暂态电能质量小波变换检测新方法,分析暂态电能质量小波变换测量的基本原理,阐述暂态电能质量小波变换测量运算的DSP实现电路与编程策略;模拟实验结果证明该方法的有效性.     

结合短时傅里叶变换和谱峭度的电力系统谐波检测方法

针对电能质量分析中的谐波检测问题,提出一种结合短时傅里叶变换和谱峭度的电力系统谐波检测方法。采用短时傅里叶变换作为时频分析工具对采样信号进行时频分解,同时引入频谱标准差和基于短时傅里叶变换的谱峭度作为辅助分析。通过频谱标准差和谱峭度对谐波模态进行识别,并根据识别结果从频谱矩阵中提取出相应的谐波分量,然后采用基于奇异值分解的扰动定位方法对暂态谐波的起止时刻进行准确定位。仿真实验结果验证了算法的有效性,在低信噪比的情况下仍具有较高的检测精度,具有较好的抗噪性和鲁棒性。     

改进双曲S变换与动态测度结合在电能质量检测中的应用

为了提高电能质量暂态扰动的定位能力,并克服HS变换计算量大,实时性差的缺点,结合改进HS变换和不完全S变换提出了一种电能质量检测的新方法:改进不完全HS变换。首先给出了改进不完全HS变换的实现过程,分析了窗函数的参数变化对改进不完全HS变换的影响和不同类型的扰动所需要的最佳参数。最后对典型的几种电能质量扰动信号进行了改进不完全HS变换仿真分析,并对Fluke谐波发生器产生的谐波电流进行检测与分析。仿真结果表明,本文所提出的方法能够准确检测电能质量扰动并且减少了运算量。     

变分模态分解在电力系统谐波检测中的应用

针对电能质量分析中的谐波检测问题,将变分模态分解(VMD)应用到电力系统谐波检测中。利用VMD对信号的频带划分能力,实现各谐波模态的有效分离。对谐波信号进行频谱预分析确定VMD模态分解数,采用Hilbert变换提取各谐波模态幅值、频率等特征信息,通过基于奇异值分解的扰动定位方法对暂态谐波起止时刻与幅值变化时刻进行准确定位。不同类型谐波信号仿真实验验证了该方法的有效性,在无噪声与较低信噪比情况下均具有较高检测精度,具有良好的噪声鲁棒性。     

利用关联向量机和S变换识别电能质量扰动

电能质量扰动检测识别对电能质量的监测和治理改善都具有重要作用。为更好地识别电能质量扰动,提出了一种基于关联向量机和S变换的电能质量扰动识别方法。首先,通过S变换提取正弦信号、谐波、电压波动、电压暂降、电压暂升、暂态振荡、谐波暂降及谐波暂升等9种电能质量扰动的主要特征,然后用关联向量机对特征样本进行训练及分类。算例结果表明,该方法能有效地识别出电能质量扰动信号类型,识别时间短,且正确率极高,达98.8%,是应用于实时电能质量监测工程实际的很好选择。     

暂态电能质量的DOST检测方法

针对S变换计算量大、冗余度高、较难实时检测暂态电能质量扰动信号,提出一种基于S变换的离散正交S变换DOST(discrete orthogonal S-transform),该算法通过求取一组正交基函数和时间序列的内积得到类似于S变换的时频矩阵。利用离散正交变换对常见的暂态电能质量扰动信号进行变换,并对变换得到的时频模矩阵进行平方和均值运算,提取幅值突变时刻确定扰动起止时间和信号频率。仿真结果表明,所提算法具有运行速度快、简单明了等优点,并且可以对S变换不能处理的含有谐波的复合扰动信号进行检测。     

基于深度置信网络的电能质量扰动事件分类

为满足电能质量扰动准确分类的需求,提出了一种基于极大重叠离散小波变换(MODWT)和深度置信网络(DBN)的电能质量扰动分类方法。首先利用MODWT提出一种可靠的电能质量暂态事件检测算法,该算法无需设定检测阈值,可准确获取暂态事件的起止时刻。接着提取暂态事件的电压谐波成分并组成特征向量。然后用DBN分类器对扰动信号进行分类识别,DBN方法比常用的分类方法具有更高的分类准确率和更短的训练时间。通过应用于现场实测扰动数据表明:所提出的方法适用于多种类型的电能质量扰动检测,在少样本情况下具有优越的分类性能。     

电能质量扰动信号的自适应去噪方法

有效地降低电能质量信号中的噪声,是做好电能质量信号检测、识别等工作的基础。为了克服一维电能质量信号降噪的难点问题,即有效地去除噪声并完整地保留奇异点的特征,对目前图像处理领域中针对高斯等噪声降噪性能最好的基于块匹配的三维变换域联合滤波(BM3D)算法进行了改进,提出一种电能质量扰动信号的自适应去噪新方法。该方法参数较少,无需估计噪声方差,也无需人为设定滤波阈值,而是通过自适应估算较为准确的阈值实现离散余弦变换(DCT)域的滤波。通过对电压中断、电压暂降、电压暂升、脉冲暂态、振荡暂态和谐波这6种常见的电能质量信号进行降噪仿真实验,并与应用较为广泛的小波阈值去噪法进行对比分析,最后应用于实际电能质量扰动数据的降噪,验证了所述算法的有效性。     

新型电力网络仪表的谐波测量方法与实现

研制高性能电力参数监测设备已成为市场的迫切需要。文中介绍了一种新型数字式电力监测网络仪表的设计方法。采用快速傅里叶变换(FFT)的基-2算法,通过傅里叶分解对畸变波形的各种分量进行分析,将采样取得的N个离散信号通过离散傅里叶变换得到各次谐波分量的频谱,目的是为了计算出电流电压有效值及其相应的总谐波畸变率,并且可以测量出功率、功率因数等各种电力参数,通过CAN现场总线实现对电网电能质量的远程自动监测。该方法采用数字信号处理器(DSP)在PMM 2000数字式电力监测网络仪表中得以实现,电流电压的测量精度为0.2%,其它电力参数的测量精度为0.5%。     

电网暂态电压扰动信号的监测软件研究

电网暂态电压扰动信号的监测是关系到电能质量改善的首要问题。针对电网暂态电压扰动信号的识别及捕获进行研究,基于虚拟仪器技术设计出了监测软件,通过仿真及在线运行测试实验验证了该软件的可行性及可靠性。使用该软件可以获取可靠的数据源和暂态扰动信号的有用信息,以便进一步分析和评价电能质量。     

分布式电能质量在线监测系统设计与实现

在讨论了电能质量在线监测必要性基础上，提出一种基于公用电话网络的电能质量监测系统，该系统采用分布式结构，由厂站终端装置，监测中心工作站和公用电话网络组成。主要介绍系统组成和功能，测量内容和算法，设计与实现方法，以及系统的应用情况。     

基于CVI的电网暂态电压扰动信号的监测评价软件研究

针对电网暂态电压扰动信号的在线识别及捕获进行了研究 ,并对监测点的暂态电能质量进行离线分析评价 ,设计出了基于虚拟仪器技术的监测评价软件 ,通过仿真及在线运行测试证明该软件可行 ,可靠性良好。     

DSP和小波理论在电能质量监测系统中的应用

提出一种以高速运算性能的运行平台作为基础的监测系统 ,该系统以DSP为中央处理器 ,采用FFT与Meyer小波快速算法相结合对电能质量信号进行变换 ,并利用DSP芯片强大的计算功能进行电能质量实时监测 ,并且给出了试验结果     

Multi converter approach to active power filtering using currentsource converters

Active power filtering is performed by detecting the line current and voltage signals, generating a current equal-but-opposite to the distortion current using a power converter and injecting the compensating current into the power line. In such applications, it is desirable to combine high power and high switching frequency while minimizing the losses. This asks for special converter topologies and control techniques. In this paper, a multi-converter active power-line filter, based on current-source converter (CSC) modules, is proposed. The power rating and switching frequency of each CSC module is equal to those required for the filtering job divided by the number of modules. The control system utilizes two linear adaptive neurons (ADALINE's) to process the signals obtained from the line. The first ADALINE (the current ADALINE) extracts the harmonic components of the distorted line current signal and the second ADALINE (the voltage ADALINE) estimates the fundamental component of the line voltage signal. The outputs of both ADALINE's are used to construct the modulating signals of the filter modules. The proposed modular active filter offers the following advantage: (1) high efficiency due to low conduction and switching losses; (2) high reliability; and (3) high serviceability. The proposed active power-line filter treats the AC system on a per-phase basis, has fast response and adapts to the load variations. Theoretical expectations are verified by digital simulation using EMTDC simulation package     

瞬时介质损耗因数的定义与数字化算法

针对现有电气设备介质损耗因数数字化算法多须信号频率在若干采样周期内不变且须严格同步采样的状况,基于瞬时频率理论提出了一种瞬时介质损耗因数的定义与数字化算法,并给出了算法的理论基础。通过求解超定方程组,利用该算法可回归得到等效电路参数,从而算得瞬时介质损耗因数曲线。仿真与实验结果表明,在电网频率短时瞬变的非平稳信号下,该算法可准确跟踪电网频率并回归出电路参数,且不受传统算法必须满足的前提条件约束,亦无需考虑同步采样和电网谐波的影响。该算法对监测数据的处理也更为灵活,便于应用数理统计方法实施进一步的诊断分析。     

基于频域滤波的间谐波在线检测算法

在线实时检测谐波、间谐波的幅值和相位等参数是改善电网电能质量的基础,而在线检测技术的关键是计算速度和精度.针对基波和谐波对间谐波频谱泄漏的影响,提出一种基于频域滤波的间谐波在线检测算法.该算法将信号分为基波、谐波与间谐波,先采用双峰谱线修正算法计算出谐波及基波参数,并在频域将谐波以及基波信号滤除,消除其对间谐波的频谱干扰后,再进行间谐波检测.该算法在保证测量精度的基础上,只需计算1次FFF（fast Fourie transform）,显著降低了算法所需的计算量,易于在电能质量实时在线监测装置中应用.在Matlab中比较了不同采样周期下的普通双峰谱线修正算法、基于时域和频域滤波的改进算法,验证了所提出算法的精度和计算速度.     

基于动态测度的电能质量监测系统

提出了一种基于以太网的大型工业园电能质量监测系统,系统下位机以基于ARM+DSP的电能质量监测终端为核心,实现对电能质量的在线监测、记录和分析。详细阐述了系统的关键技术,重点介绍了利用动态测度算法对电力扰动信号进行精确的估算,并通过试验室测试和软件仿真验证了系统的有效性。该系统具有低成本、高速度、高可靠性的特点,对大型工业园智能电网高级测量体系的建设具有重大实际意义。