一种软件频率跟踪方法

为了达到遥测0.5级精度,测控装置的交流采样必须设计有效的频率跟踪方法,使系统频率变化时采样频率能实时同步,也就是根据采样时的系统频率来确定采样间隔。文中分析了不进行频率跟踪时频率变化对遥测的影响,提出了一种易于实现的软件频率跟踪方法,并介绍了此方法应用于实际测控装置时的频率收敛时间和遥测精度。     

一种非同步采样下的微机测控装置直流滤波方法

直流分量是影响测量精度的重要因素。使用均方根算法计算有效值时,为了在非同步采样下滤除直流分量,提出一种在非同步采样下的滤除直流分量的方法。该方法利用梯形积分原理,在系统频率和采样频率偏离的情况下,将一个周期内的采样点分为整数点和分数点,分别计算整数点和分数点的面积来计算直流分量。为求取分数点时对应的采样值,采用了线性插值算法。所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,适合多种微机保护测控装置。实际装置运行表明,在系统频率在45~55Hz之间变化时,此方法可以有效滤除直流分量,提高装置测量精度。     

影响遥测精度的因素分析

影响遥测精度的因素有很多,如电压互感器、电流互感器的精度,采样频率,模数转换位数等。在变电站自动化系统中,各种型号的测控装置对遥测系数的处理方法不尽相同,以SL300监控系统为例,就其在系数处理上的问题,用数学的方法分析了系数精度不够及满码值设置不当对遥测精度的影响。提出只有系数小数位数足够,且满码值选择恰当,才能最大限度地减小换算误差。     

基于频率跟踪的定频采样测量算法

针对传统测量算法的改进,提出一种基于软件的频率跟踪测量算法,应用于固定频率的保护和测控一体化装置。在较低的固定采样频率下根据采样值实时计算出被测量的实际频率,再根据频率偏差用软件算法补偿修正被测量,进而得到准确的测量值。仿真结果表明,该算法可以在较宽的频率范围内,对含有谐波的交流量实现精确测量。该算法应用于实际的数字式保护测控装置,既不影响继电保护动作,又能满足测量精度,取得了良好的效果。     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素.为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法.该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果.为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法.所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置.仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有效地提高基波和谐波的测量精度.     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素。为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法。该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果。为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法。所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置。仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有     

基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

一种改进的基于DFT鉴相的单相锁相环方法

为了改善基于DFT(Discrete Fourier Transform,DFT)鉴相单相锁相环方法的锁相速度和提高其在电网频率变化时的锁相精度,文章在常规基于DFT鉴相单相锁相环基础上进行了两点改进。一是减少锁相环中前向积分环节,PI调节器输出直接作为相位误差信号;二是增加电压频率跟踪环节,进而调节系统采样频率,实现同步采样。仿真和实验结果验证此改进方法的有效性。     

跟踪大范围频率变化的发变组保护在太平湾电厂的应用

针对太平湾电厂朝鲜电网频率波动较大的特殊性,介绍了具有跟踪大范围频率变化功能的发变组保护装置在太平湾发电厂朝鲜电网4号机变组上的应用情况,首先阐明频率变化对保护装置的影响和保护装置采用的频率自适应算法,然后列举装置采样数据和阻抗元件在不同频率下的动作特性,证明保护装置在朝鲜电网频率大范围波动时,其采样值和动作值偏差在允许误差范围之内,可以很好地跟踪电网频率的变化,能够在电网中稳定运行。     

电力系统基波交流采样频率修正的“三点”算法

为减少电力系统中频率变化导致数据采集和测量的误差,一般采样同时要不断修正采样频率。在常用的硬、软件频率测量或跟踪方法中,从软件方面提出了电力系统基波交流采样频率修正的“三点”算法。在对该算法进行了数学推导、静态仿真、优缺点分析并介绍了奇异点和随机数据的舍弃后给出了工程中应用实例。分析表明,该算法可提高电力系统基波电压和电流的测量精度,配合滤波器使用,能够满足实时性高的要求。     

低频采样下基于卡尔曼滤波的同步相量测量算法的研究

各种基于定间隔采样的传统相量测量算法在跟踪速度和测量精度上不能很好地统一,在低频采样情况(每周波4~8个采样点)下提出一种基于线性卡尔曼滤波技术的10状态卡尔曼滤波模型,用于实时跟踪电力系统的电压有效值、频率、频率变化率和初相角,为系统提供精确的参数。结合二元泰勒展开公式,推导出各个参数的计算公式,并依据信号模型选取合适的时间区间保证算法对突变信号的响应速度。从采样频率、数据窗持续时间和算法对突变信号的跟踪精度方面对算法进行了讨论,结果表明使用该算法可以在低频采样下获得较高的参数估计精度。     

基于DFT的电力系统频率及谐波精确算法

频率是电力系统运行特性评估中最重要的参数之一。传统频率测量算法存在不同程度的误差,而它所带来的频谱泄露则影响谐波测量的精度。提出基于离散傅里叶变换（DFT）的改进测频算法,该算法利用相隔半个周波的3组信号数据求取2个修正系数,分别对相邻两个周波的相角进行修正,再通过其相角差求得实际频率。在此基础上,通过实时修正采样频率实现同步采样,从而精确进行谐波分析。4种不同情况的仿真实验结果表明算法具有较好的频率跟踪效果和谐波测量精度。     

基于嵌入式系统的非同步采样高精度谐波检测

电网工频时变将导致固定采样率下的非同步采样现象,降低谐波检测精度。A类谐波测量仪器通过硬件锁相克服了该问题,但高昂的价格使其难以广泛应用于实际工程。在嵌入式系统中通过合理的算法校正非同步采样结果,实现谐波的准确测量,能够有效降低设备成本。首先分析频谱泄漏抑制条件与多点变换谐波测量算法特性,研究不同变换点数对频谱的影响,推导在不同采样条件下的最佳变换点数选择式。其次提出优先计算基波及低次奇次谐波频率的平均参考工频优化算法,进一步改善了整体计算效果。最后在STM32嵌入式系统上实现了算法。模拟数据计算及LED灯谐波检测实验结果均验证了在非同步采样下,基于该算法的嵌入式系统谐波测量的高精度性与高可靠性。     

可变遗忘因子递推最小二乘法对时变参数测量

针对传统的递推最小二乘法对于非平稳环境下的突变和时变信号的跟踪能力不够,常常无法检测到信号特征参数的问题,提出了在指数加权递推最小二乘法中引入可变的加权遗忘因子λ,对电力系统时变信号的幅值、相位、频率进行测量的方法。加权λ对算法的收敛速度和跟踪能力有很大影响,如能很好的调节λ,既可确保对时变参数的快速跟踪能力,又能具备小的参数估计误差。仿真结果表明:与传统的递推最小二乘法相比,该方法测量精度和收敛速度更优越,即使在低信噪比环境下,也能较精确的测出时变参数值。     

微机继电保护中频率测量的CPLD实现

介绍了基于DSP的微机继电保护装置中频率测量的CPLD实现。分析、比较了测频率法、测周期法、等精度测频法等几种常用测频方法的原理及误差。着重介绍了测频系统中CPLD的设计与实现,给出了CPLD中的各功能模块,并且给出了频率测量的VHDL语言描述。由于采用了CPLD芯片来实现频率的测量,因而具有高集成度、高速性及高可靠性等优良特点。     

基于频差倍增法的多通道铯原子频标检定系统

在测控、导航、雷达等领域,为了保证时间和频率的统一,需要对时统的铷钟及高稳晶振等设备进行高精度频率测量.根据频差倍增法测试原理,以铯原子频率标准FTS4040A为核心,设计开发了一套多通道的铯原子频标自动检定系统.首先介绍了系统软、硬件的设计情况,分析了频率测量系统常用的频差倍增技术,然后对基于频差倍增法的测试原理以及系统的关键技术进行了较为详细的阐述.结果表明,系统实现了同时检定14台被检设备各项指标的能力,并提高了测量精度.     

A software sampling frequency adaptive algorithm for reducing spectral leakage

Spectral leakage caused by synchronous error in a nonsynchronous sampling system is an important cause that reduces the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement. This paper presents a software sampling frequency adaptive algorithm that can obtain the actual signal frequency more accurately, and then adjusts sampling interval base on the frequency calculated by software algorithm and modifies sampling frequency adaptively. It can reduce synchronous error and impact of spectral leakage; thereby improving the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement for power system signal where frequency changes slowly. This algorithm has high precision just like the simulations show, and it can be a practical method in power system harmonic analysis since it can be implemented easily. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University, 2005, 32(6): 5–8 (in Chinese)     

一种变电站电气设备温度在线监测新方法

为了实现对电气设备的远程、实时、在线的可见光图像和红外温度监测,设计并开发了具有红外检测与图像监控功能的系统。针对变电站电气设备在线监测的特点,从红外理论出发,构建了系统测温模型,分析了影响测温的一些因素及大气衰减的影响;完成了大气透射率的仿真计算并提出了温度修正算法以提高测温精度。开发了具有RS-485串口和激光瞄准方式的改进型红外测温仪,并将其红外测温功能与图像监控软件有效结合。该系统可以在图像监控画面上选择特定的电气设备对其进行远程红外测温,并将返回的温度值加以存储和分析。系统具有较高的经济效益和工程实际应用价值。     

基于欠采样的频率测量方法

奈奎斯特采样定理限制采样率必须大于输入信号频率的2倍以上,因而对高频信号进行精密测量需要花费昂贵成本来得到适合的高采样率,本文提出一种欠采样的频率测量算法,也就是用不符合采样定律的特定低采样率对高频信号进行采集,采用互相关算法对采集所得的数据进行处理,最终实现了对高频信号的精密测量。试验结果得出:应用该算法采样能得到较逼真的波形,对于5MHz以上的高频信号,频率信息仍能精准的保留。运用该方法测量10MHz的信号,频率测量精度可达10?12量级。