基于三次样条插值的算术傅里叶谐波分析方法

数字化变电站采用固定采样频率10 k Hz采样数据,每周期采样点数为200,不为2的整数次幂;且基波频率的波动会导致非同步采样,直接运用离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差,不满足电力系统谐波分析精度的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点,目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号进行插值,而插值过程将不可避免地引入误差,影响到AFT算法的谐波分析精度。AFT常用的插值算法为零次插值,此方法存在较大误差,严重影响谐波分析精度,不能满足电力系统的要求。对比了四种平面插值算法,通过仿真分析比较了这四种方法对AFT谐波分析精度的影响。最后选用三次样条插值算法来提高AFT的谐波分析精度。仿真结果表明:在非同步采样条件下,用三次样条插值的AFT谐波分析方法精确度高,稳定性好,满足谐波分析精度的要求,为电力系统谐波分析开辟了新思路。     

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。     

结合粗调和细调的电力系统谐波分析算法

为了解决FFT(快速傅里叶变换)在频率波动时存在误差的问题,提出结合粗调和细调两步调整的电力系统谐波分析法.该算法根据采样时间长度决定使用FFT或加汉宁窗插值谐波分析法快速获得信号较为准确的谐波分析结果,作为算法中的粗调部分;并通过Levenberg-Marquardt算法对所得谐波分析结果进行细调.该算法精度高,对采样时间长度要求低,根据采样时间长度选择FFT或加汉宁窗插值和Levenberg-Marquardt算法提高了收敛速度,是电力系统谐波分析的有效算法.对该算法受白噪声影响的仿真分析表明,算法受白噪声影响大,随信噪比增加误差减少,到80dB左右算法精度有保证.     

莱夫–文森特窗插值FFT谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)算法广泛应用于电力系统谐波分析，可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏，提高谐波参数计算的准确度。该文分析莱夫–文森特(Rife-Vincent)窗的频谱特性，提出基于5项Rife-Vincent(I)窗插值FFT的谐波分析算法，运用多项式拟合求出简单实用的插值修正公式，大大减少了谐波分析时的计算量。仿真结果表明，在非同步采样和非整数周期截断条件下，提出的谐波分析方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号的准确分析，对含21次谐波信号分析的频率计算误差仅为1.9× 10-8%，幅值、初相位计算误差分别小于等于0.000 1%和0.029%。     

基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法

用于电力系统谐波分析的加窗插值FFT算法中，Hanning窗算法运算量小，但测量精度较低，Blackman -Harris窗算法分析精度高，但插值修正公式计算复杂。提出一种基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法。推导了Nuttall窗的显式插值系数公式，以及谐波的频率、幅值和相位的插值修正公式。通过消除基波对2次谐波的频谱干涉，调整2次谐波插值系数的估算方法，提高算法的分析精度。对该算法与Hanning窗、4项Rife-Vincent（Ⅲ）窗和Blackman-Harris窗插值FFT算法进行Matlab仿真对比，验证了该算法具有更高的分析精度。对微波炉电流的实验研究进一步验证了所提算法的有效性。     

基于神经网络的电力系统高精度频率谐波分析

加窗插值 FFT 算法是电力谐波分析常用的高精度算法，但在严重非同步采样情况下，其谐波分析精度有限。该文提出一种基于神经网络的高精度电力系统频率谐波分析算法。采样频率不能与实际基波频率同步时，该算法通过对与基波频率、谐波幅值及相位等相关参数进行更新，当神经网络收敛时，可以获得高精度的谐波分析结果。仿真结果表明，当基波频率在40~60Hz范围变化时，电力系统基波频率、基波和谐波幅值和相位的分析精度超过99.999 999 999%。     

基于插值FFT算法的电力系统谐波分析

快速傅里叶变换在非同步采样时存在较大的误差,无法直接用于电力系统谐波分析。详细介绍了一种基于五项Rife-Vincent(Ⅲ)窗插值FFT算法的谐波参数估计新方法,利用电磁暂态仿真程序ATP建立一个实际的400/ 33 kV工业电力系统仿真模型,对系统的谐波电流进行了仿真。针对其不同程度的频谱泄漏,分别采用FFT和所提出的五项Rife-Vincent(Ⅲ)窗插值FFT两种算法对11次谐波参数估计值进行对比分析。实验结果表明,该算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高。     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。     

改善电力系统谐波分析的加窗插值算法和递推傅氏算法

傅里叶变换进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响谐波分析的效果;通过加窗和插值可以改善谐波分析的准确度。采用基于两根谱线的加权平均来修正幅值的算法,利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式;同时,提出了用傅里叶递推算法来改善谐波分析的实时性。仿真结果验证了算法的有效性和可行性。     

插值算法在HVDC谐波分析中的应用

针对HVDC（直流高压）系统直流侧电网里的谐波，提出了基于罗氏线圈的测量方法，并设计了相应的电路。谐波分析通常采用FFT算法，为了加快FFT的运算速度，需要对280个采样点进行插值处理。本文用C语言采用拉格朗日算法实现了插值处理，并对程序进行了可行性的验证，最后对该程序进行了误差分析。     

The algorithm of interpolating windowed FFT for harmonic analysisof electric power system

The fast Fourier transform (FFT) cannot be directly used in the harmonic analysis of an electric power system because of its higher errors, especially the phase error. This paper discusses the leakage phenomenon of FFT and presents a new amending algorithm, poly-item cosine window interpolation, which is based on the interpolating algorithm proposed by V. Jain and T Grandke. This new algorithm improves the accuracy of the FFT, so it can be applied to the precision analysis for electrical harmonics. The simulation result shows that applying different windows has different effects on the accuracy, and the Blackman-Harris window has the highest accuracy     

加8项余弦窗插值FFT算法

采用加8项余弦窗函数插值FFT算法的谐波分析方法可以进一步提高电力系统谐波的测量精度。为了引入加8项余弦窗函数的插值FFT算法,首先比较分析了5到8项余弦窗的频谱特性,然后推导了8项余弦窗函数插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数,减少了计算量。仿真计算结果表明,相比其他加余弦窗插值FFT算法,加8项余弦窗函数插值FFT算法具有更高的精度,从而验证了该算法的有效性与实用性。     

全相位FFT算法在谐波测量中的应用

传统FFT算法的结果可以通过一些算法实现频谱校正,如FFT插值法、比值法等,但在对谐波参数测量时存在一定的误差,精度有限,影响谐波分析结果的准确性。本文在现有的离散频谱校正方法基础上,提出一种全相位FFT算法。该算法实现自动搜索各个谐波峰值,能够有效提高对电网谐波频率、相位和幅值的测量精度。通过matlab仿真工具,将全相位FFT算法与比值法测量结果进行比较,结果表明该算法简单实用,精度高,特别是对间谐波的检测,能有效防止频谱泄露,抗干扰能力强。     

基于乘法窗函数的插值FFT的谐波分析方法

针对常规加窗插值算法在使用过程中会出现不满足要求的情况，提出了一种新的乘法窗函数构造方法。以三种常规窗函数为例构造出九种乘法窗函数，并验证了基于这些乘法窗函数的三谱线插值FFT的谐波高精度分析方法。分析了新的窗函数的性能，将新窗函数应用到三插值FFT的谐波分析算法当中。仿真实验表明，构造出的窗函数在10个周期左右数据和5阶拟合条件下，相比于常规窗函数插值算法有更高的准确度。在实际工程中可根据需要选择所构造的窗函数。     

基于互乘法窗函数的谐波分析方法

为了提高谐波分析的精度,加窗插值算法经常用用在非整周期和非同步采样的傅里叶变换中,以改善频谱泄露和栅栏效应。本文提出了一种互乘法窗函数的构造方法,并验证了基于互乘法窗函数的三谱线插值FFT的谐波高精度分析方法。以三种窗函数为例,根据每种窗函数在乘法窗的权值构造新的窗函数,分析新的窗函数的性能,将其应用到三插值FFT算法中。通过有/无噪声仿真实验说明:在三插值情况下,构造出的互乘法窗函数比常规窗函数在谐波参数测量中具有更高的精度。在实际工程中可根据需要选择所构造的窗函数。     

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。     

基于改进FFT的合并单元计量性能校验算法研究

采用常规FFT算法作为合并单元计量性能校验仪的算法时,由于频谱泄漏和栅栏效应,比差和相差不满足0.05级的准确度要求。针对这一问题,在常规FFT的基础上,提出了加Hanning窗的单谱线插值FFT算法和加Blackman窗的双谱线插值FFT算法这两种改进FFT算法,在LabVIEW平台上对这两种算法和常规FFT算法进行仿真比较,仿真结果表明,加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的计算准确度最高,更适合用于合并单元计量性能校验。最后在国家高压计量站对合并单元计量性能校验仪进行了校准试验,测试数据表明校验仪满足0.05级准确度要求,从而验证了加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的有效性和可行性。     

一种高精度六谱线插值FFT谐波与间谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法因其便于在嵌入式系统实现而被广泛应用于电力系统谐波检测,可改善因非同步采样和非整周期截断造成的频谱泄漏与栅栏效应,提高FFT分析的精确度。针对目前常用的加窗插值算法存在的不足,在分析五项最大旁瓣衰减(Maximum-Sidelobe-Decay, MSD)窗频谱特性的基础上,提出一种基于五项MSD窗六谱线插值FFT的谐波与间谐波分析算法。该算法利用紧邻峰值谱线频点的六条谱线进行加权运算,充分考虑峰值频点左右对称谱线所蕴含的信息以提高分析精度。通过数据拟合求出窗函数对应的插值修正公式,简化了运算过程。仿真结果表明,五项MSD窗六谱线插值FFT算法设计实现灵活,抑制频谱泄漏效果极好。相比于其他常见的四谱线插值FFT算法,该算法具有更高的谐波、间谐波检测精度。