基于频域动态模型的间谐波相量测量方法

由于大量电力电子设备的存在,电网中可能存在不同频率的间谐波,并对设备安全构成直接的影响。为提高间谐波测量的准确度,提出基于频域动态模型的间谐波相量测量方法。该方法运用泰勒级数表述频偏特性,对间谐波进行建模,再采用补零运算对信号进行傅里叶变换,并利用幅值最大值及其相邻的若干个估计值联合来对间谐波相量估计值进行修正。分别应用间谐波理想信号以及加入不同谐波和噪声的信号来检验算法的性能。仿真结果表明:与传统傅里叶算法相比,该算法能在动态条件下,消除或减小频率偏移所引起的测量误差,并大幅减少了系统动态特性所引起测量结果的波动。     

tanδ高准确度测量的加权插值FFT算法

在用谐波分析法对介质损耗因数进行在线监测时,电网频率的波动使数据采样频率与电网频率间不同步给测量系统带来很大误差。为实现介质损耗因数的高准确度测量.本文针对误差产生的原因提出了采用海宁加权插值快速傅立叶变换FFT算法对采样信号进行处理,从而跟踪系统频率的变化并对谐波分析得到的信号参数进行校正。该算法附加运算量少,受电网谐波影响小。数字信号试验结果表明该算法有较高的准确度,能够满足介质损耗因数在线监测的要求。     

一种具有频率自适应能力的高精度数字积分算法

为增加空心线圈电子式电流互感器的工程实用性,必须解决其积分环节存在的误差与干扰问题。因此,在综合分析数字积分算法原理的基础上,以梯形积分算法为主体,结合FFT算法测量谐波频率的的功能,加入曲线拟合原理,设计出一种具有频率自适应能力的数字积分算法。根据谐波测量和电子式互感器校验系统的不同要求,提出算法的两种具体应用方案。仿真测试结果表明所设计算法展示出较好的性能:在电子式电流互感器的谐波信号测量中,可用多项式矫正各次谐波幅值误差,最终以12.8 kHz的采样速率使2~50次谐波电流信号计算出的幅值相对误差控制在0.01%以下。在电子式电流互感器校验系统中,以2 kHz的采样速率为例,该算法可有效抵抗电网信号频率±0.5 Hz波动的干扰,效果明显优于精度较高的辛普森算法。     

基于改进Morletd1波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义。一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想。提出一种基于改进Morletd、波变换的相量及功率测量新算法。改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性。MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度。能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet小波频率窗口外信号分量（谐波、间谐波）的干扰,且无需同步采样。     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析。通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位。仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现。     

基于改进Morlet小波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义.一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想.提出一种基于改进Morlet小波变换的相量及功率测量新算法.改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性.MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度,能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet 小波频率窗口外信号分量(谐波、间谐波)的干扰,且无需同步采样.     

基于同步解调的间谐波闪变测量方法

在分析间谐波与闪变之间量化关系的基础上,讨论了有效值波动和峰值波动测量的不同之处,指出频率和相位都是影响间谐波闪变效应计算的重要因素.分析IEC闪变仪无法测量间谐波闪变原因的同时提出了同步解调提取波动信号的方法,该方法能有效实现对间谐波闪变测量的扩展.考虑到工程应用中很难得到同步信号,在同步解调的基础上还讨论了用自身信号进行自同步解调以分离波动分量的方法.仿真实验结果表明,2种方法能有效测量间谐波引起的有效值波动和峰值波动效应,其中自同步解调法不受频率偏移的影响,实用性更好.     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析.通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位.仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现.     

基于分段插值同步化算法的谐波测量

传统的基于FFT的电力谐波测量方法由于频谱泄漏问题,在测量基频偏移信号或者频率不断波动的非稳态周期信号时存在着较大的误差。现采用一种时域插值的方法对非同步采样序列进行重新定位,依据序列的二次差商大小对信号进行分段并分别采用线性插值和Hermite插值两种算法进行二次同步化。在基频偏移固定和基频不断波动的两种情况下进行仿真计算。结果表明,分段插值同步算法能够适用于上述两种情况的谐波测量,在兼顾计算效率的同时,满足了GBT 17626.7-2008国标规定的精度要求,是一种具有实用性的方法。     

基于自适应神经网络的谐波分析模型与算法

提出一种周期信号的谐波基函数神经网络模型及基于该模型的谐波分析算法.该算法将基波频率和谐波幅值相位共同作为权值参与学习调整,通过自适应测量原理估计各次谐波参数,算法的收敛性定理为学习率的选择提供了理论依据.对信号存在频率偏差和含有白噪声两种情况分别进行了仿真,结果表明该算法精度高、收敛速度快,适合于非同步采样和短数据下的电力系统谐波分析.     

一种改进型FFT谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)存在较大的误差,不适宜直接用于电力系统谐波分析中.为消除其所产生的误差,提高检测精度,提出了一种基于最小二乘法与FFT相结合的改进型谐波分析方法.该方法利用最小二乘法对快速傅里叶变换的结果进行修正,从而获得高准确度的分析结果,实现对非整数谐波和频率较小的次谐波的同步跟踪与分析.利用Matlab软件对该方法进行仿真实验,仿真结果证明了该方法的有效性和准确性,为谐波的检测与分析提供了一种有效的方法.     

基于统计方法的电网谐波状态估计误差分析

谐波状态估计是谐波治理的基础,其精度与量测误差、谐波网络参数以及状态估计算法都密切相关。采用统计方法,运用概率密度函数和累计概率密度函数,通过IEEE-14节点谐波测试系统进行抽样计算和分析,研究了谐波状态估计误差问题。针对已有的谐波状态估计对误差分析只考虑量测误差以及正态分布的情况,探讨了量测误差和参数误差分布分别满足正态分布或均匀分布时,各次谐波状态估计的误差。分析了误差不确定性的大小对精度的影响。谐波状态估计算法采用计及参数和测量误差的总体最小二乘算法。结果表明在谐波网络拓扑结构不变时估计值的概率密度曲线都近似成正态分布,且谐波次数越高其置信区间越窄。参数误差对谐波状态估计的影响不可忽略,总体最小二乘算法对正态分布的误差有较好的抑制作用。     

一种基于准均匀采样的电力谐波分析方法

针对电力谐波的准同步加窗分析法存在所用信号周期多、计算复杂和谐波泄漏分布不均匀等问题,基于准均匀采样提出了一种仅需1个信号周期特别适于单片机快速、准确实现的电力谐波分析方法。准均匀采样的时间离散误差不随连续采样而积累,在1个信号周期内取2的整数次幂个同步采样点,直接采用FFT算法即可实现谐波分析。基于信号的基波近似,并假设信号采样时的时间离散误差和幅值量化误差均服从均匀分布,对采用准均匀采样的电力谐波估计误差进行了分析。给出了基于准均匀采样电力谐波分析的算法和具体实现流程,流程中通过长整型变量对采样时间进行精确控制,算法简单高效。最后对准均匀采样谐波分析算法进行了仿真,结果表明基于通用单片机即可实现电力谐波的快速、准确分析。     

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。     

基于能量重心法和动态加窗谐波分析法的介损计算

在实际应用中,谐波分析法由于受到频谱泄漏和栅栏效应的影响往往会产生很大误差。为了减小谐波分析法的计算误差,提高测量精度,同时考虑处理器的运算能力。提出了一种适用于谐波分析法的介损高精度估算算法。该算法首先对信号进行加Hanning窗的FFT变换后,然后采用能量重心法进行校正。同时使用动态加窗算法对介损角进行了进一步修正,该算法是通过跟随电网的频率波动而动态调节加窗长度,从而使采样更接近整周期采样。经过理论推导和仿真计算,并与其它的改进谐波法进行对比,表明该方法较之前的算法的精度进一步提高,且计算量小,易于工程实际应用。     

关于电力系统FFT谐波检测存在问题的研究

快速傅立叶变换FFT(Fast fourier transform)是应用最广泛的一种谐波检测方法,但利用FFT进行谐波测量时存在较大的误差,影响谐波分析结果准确性,无法直接应用于电力系统谐波分析中。对使用FFT进行电力系统谐波检测时存在的问题从产生原因和改进方法两个方面进行了详细分析和总结。分析了目前已有的改善这些问题的新途径和新方法的优缺点,表明这些方法在不同方面提高了信号的分析精度和谐波测量参数的可信度。最后对预防、补偿电力系统FFT谐波检测存在问题的措施进行了总结并提出了看法。     

非稳态下电力谐波分析的改进FFT方法

频率偏差以及间谐波等的存在制约了非稳态下电力谐波分析的准确度,而传统FFT算法容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响.分析了余弦函数窗频谱特性,并提出基于余弦偶次幂窗改进FFT的非稳态谐波分析方法.在改进的FFT方法中运用最小二乘拟合法推导信号基波与各次谐波的频率、幅值和相位计算修正公式.仿真结果表明:提出的方法能有效减小基波频率波动以及间谐波的影响、提高谐波参数的计算准确度,适合于非稳态条件下的谐波分析.嵌入式系统应用验证了算法的正确性.     

基于频谱分辨率自适应的双插值DFT谐波分析方法

插值FFT作为一种常用的电力系统谐波分析方法,在抑制谱间干扰、宽带噪声等方面存在一定不足。文章提出了一种基于频谱分辨率自适应的双插值DFT谐波分析方法。该方法基于窗函数、插值方法对算法谱间干扰误差和宽带噪声误差的影响机理,通过频谱分辨率自适应以抑制基波对谐波计算的频谱干扰,并通过倍频逆推求整次谐波,避免插值计算谐波带来的误差。仿真结果表明,所提出的算法相比于双插值FFT和三插值FFT算法具有更高的计算精度。     

一种高精度的电力系统谐波智能分析方法

快速傅里叶变换存在较大的误差,无法直接应用于电力系统谐波分析,文中提出了一种基于傅里叶级数模型的神经网络算法。由于该算法模型与电力系统谐波模型匹配,因而有效提高神经网络的收敛速度和计算精度,减小计算量, 使之适用于电力系统的准确谐波分析。为了保证该算法的收敛性,提出并证明该算法的收敛性定理,为神经网络学习率的选择提供理论依据;同时为了验证算法的有效性,给出该算法进行谐波分析的仿真实例。计算结果表明,利用该方法可快速获得电力系统基波及各次谐波的高精度幅值和相位, 而且不涉及复数运算,因而在电力系统谐波测量中有较大的应用价值。     

一种混合卷积窗及其在谐波分析中的应用

电力系统稳态信号非同步采样时,利用离散傅里叶变换分析谐波会使各频率成分产生频谱泄漏,增大了谐波参数的测量误差。为进一步抑制频谱泄漏,提高谐波测量的准确度,提出一种由矩形窗和余弦窗经过卷积运算得到的混合卷积窗。定义L阶混合卷积窗并分析了这种新型窗的主瓣宽度和衰减速率。与经典窗函数比较,新型窗具有更高的旁瓣衰减速率,大大减小了频谱泄漏的影响。将所提新型窗应用于谐波分析,推导了基于L阶混合卷积窗的谐波插值算法。仿真结果表明,混合卷积窗具有优良的频谱泄漏抑制性能,能有效地降低各谐波成分间的相互干扰。即使在噪声条件下,本方法的优势也比较明显,适用于电力系统谐波的高准确度测量。