基于双窗全相位FFT双谱线插值的谐波和间谐波分析算法

在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度。本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法。该算法利用双窗全相位快速傅里叶变换主谱线相位值来估计信号初相位,选择紧邻峰值频点的左右两根谱线进行频率和幅值的插值校正,结合多项式拟合函数推导出典型窗函数下全相位快速傅里叶变换的实用修正公式。通过与传统快速傅里叶变换双谱线插值法、全相位快速傅里叶变换比值法及全相位快速傅里叶变换相位差法的仿真对比实验,验证了所提出的新算法在密集频谱分析、谐波和间谐波的高精度检测及克服白噪声污染等方面的准确性与有效性。     

基于四谱线插值FFT的电网谐波检测方法

在采用快速傅里叶变换法分析电网中各次谐波时,因信号的非整周期截断和非同步采样而造成的频谱泄露会对检测结果的准确性造成影响。为了提高谐波检测的准确度,提出了一种基于四谱线插值的快速傅里叶变换算法。该算法通过对加窗信号的离散频点处幅值信息的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高了谐波幅值和相位检测的准确度。通过数据拟合,得到常用的窗函数所对应的谐波分析实用修正公式。由数值仿真分析可以看出,该算法具有更高的检测精确度。仿真及实测的结果充分验证了该算法的准确性和有效性。     

基于五项莱夫-文森特窗的三谱线插值FFT谐波分析

电力谐波分析中应用最广泛的是快速傅里叶变换,但是快速傅里叶在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下无法得到准确的结果。为了减小非同步对FFT的影响,选择旁瓣性能良好的五项莱夫-文森特(Rife-Vincent)窗结合插值FFT来对电力谐波信号进行检测。通过多项式拟合的方式,推导出简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了在非同步采样时,相比于其他常见的加窗插值FFT算法,该算法有更高的计算准确度以及实用价值。     

三谱线插值FFT算法在介损测量中的理论与仿真研究

运用基于传统FFT的谐波分析法进行介损测量时难以满足同步采样和整周期截断,造成的频谱泄漏将影响介损测量精度。引入了一种加窗插值傅里叶变换算法进行介损测量。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的频率、幅值和相位。仿真结果表明,应用三谱线插值修正算法具有很高的计算准确度,进而验证了该算法的有效性与实用性。     

基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力谐波分析的主要方法，但电力谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断，由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性。加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度。该文讨论Nuttall窗的旁瓣特性和双谱线插值算法，提出基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法，用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式，大大减少了计算量。仿真结果表明，提出的谐波分析方法在非同步采样和非整数周期截断条件下，21次谐波幅值计算误差小于等于0.000 9%，初相位计算误差小于等于0.04%。     

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。     

基于混合谱线插值算法的谐波分析方法

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统谐波分析的常用方法，但FFT在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差，无法获得较精确的谐波参数。采用基于5项Rife～Vincent（I）窗插值FFT的谐波分析算法，现有双峰谱线插值修正算法可以有效改善谐波数据准确度，但算法的精度很大程度上取决于信号频率校正系数的计算精度。而采用混合谱线插值修正算法，可得到精确的频率校正系数。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性，并可提高谐波的检测精度。     

基于四谱线插值FFT的谐波分析快速算法

由于非同步采样和非整周期截断导致快速傅里叶变换(FFT)不能准确地分析出谐波参数,加窗和插值算法经常被用来改善FFT的计算精度。在信号加窗条件下,基于四谱线插值的FFT算法基础上进行快速算法研究。该算法通过分析加窗后信号的频域表达式,利用真实谐波点附近的4根最大谱线值确定实际谱线的位置,对该次谐波进行频率、幅值和相位等参数估计。并且通过多项式拟合的方式推导出了4种典型窗函数的修正公式。根据窗函数主瓣内任意相邻谱线相位相差 的规律,提出一种快速算法,计算某次谐波开方计算量仅需要1次,大大节约了计算复杂度和计算时间。仿真实验表明,四谱线插值算法在拟合阶次较低的情况下,不仅可以获得比常用双谱线和三谱线更高的精度,还具有对偶次谐波检测精度远胜于双、三谱线插值算法的优点。     

一种改进FFT多谱线插值谐波分析方法

针对谐波分析中加窗FFT计算存在运算量大的问题,对常用窗函数进行比较,利用莱夫-文森特(RifeVincent,RV)窗优越的频谱特性,提出一种基于4项RV(I)窗多谱线插值FFT改进算法。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用窗函数主瓣内相邻谱线间的相位特性,以及谐波频点附近的最大值谱线、次大值谱线和较大值谱线确定频率谱线的准确位置,改进了修正谐波幅值、频率偏差的计算方法,满足谐波分析准确度要求的同时,大幅降低运算量,提高谐波分析的实时性。仿真结果表明,提出的谐波分析方法能有效克服频率波动的影响,提高谐波测量的准确度,且能有效抑制白噪声的影响。     

基于多项式逼近的单峰谱线插值算法在间谐波分析中的应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差，无法获得较精确的间谐波参数值。现有单峰谱线插值算法可以提高间谐波频率、相位和幅值的计算精度，但修正公式计算复杂，影响检测精度。为此，文章提出了一种基于多项式逼近的单峰谱线插值算法，利用距间谐波频点最近的单根离散频谱幅值估计出待求间谐波的幅值，并利用多项式逼近方法推导出幅值、频率及相位的修正公式，基于该方法，推导了一些常用窗函数的修正公式。通过与现有单峰和双峰谱线插值算法在噪声情况下的仿真比较，证明了该方法易于实现，能有效减小估计偏差，提高数据检测精度。     

Blackman-Harris窗的插值FFT谐波分析与应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。加窗插值快速傅里叶变换算法广泛用于电力系统谐波,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄露,提高分析精度。文章分析了Blackman-Harris窗的频谱特性,提出了基于Blackman-Harris窗插值的分析算法,运用多项式拟合求出实用的插值修正公式。仿真结果表明,Blackman-Harris窗插值FFT方法设计实现灵活,抑制频谱泄露效果好。     

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%。     

干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术

首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。     

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。     

基于双插值FFT算法的间谐波分析

为了减小频谱泄漏的影响，提高间谐波分析精度,提出了加余弦窗双插值FFT算法来分析间谐波。该算法通过选取合适的窗函数，对采样信号进行加窗后，用FFT计算出离散频谱，再利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式来对谐波分析结果进行修正。修正谐波幅值时，选择距频点最近的左右两根谱线进行加权，对两根谱线采用的权重与它们各自的幅值成正比。该算法能够有效地降低泄漏和噪声干扰，提高了间谐波和谐波分析的准确性。仿真结果证实了算法的正确性与易实现性。     

双向牛顿插值的电力系统谐波分析方法

在电力系统谐波分析的过程中,由于非同步采样使信号在进行FFT变换的过程中产生频谱泄露和频谱混叠,分析精度大大降低。现有的加窗FFT谐波分析方法虽然能在一定程度上抑制频谱泄露,但存在插值修正公式复杂、不同频率成分检测互相干扰的缺点。提出了一种基于双向牛顿插值同步化采样序列的电力系统谐波检测方法。在非同步采样情况下,利用正向牛顿插值计算得到信号基波的周期,然后根据计算所得周期设置新的插值点,再利用反向牛顿插值得到该处的信号幅值,使得调整后的采样序列近似于同步采样情况下获得的采样序列,从而减小傅里叶分析时的频谱泄漏。仿真结果表明,该方法能够很好的解决频谱泄露的问题,相较于经典窗函数插值谐波分析方法,具有较高的谐波检测精度。     

五项最大旁瓣衰减窗插值电力谐波分析

提出一种简单的加窗插值快速傅里叶变换方法,用于非同步采样下的电力谐波分析。首先,分析了五项最大旁瓣衰减窗的时域、频域特性;然后,给出基于五项最大旁瓣衰减窗的插值方法,并推导了谐波幅值、初始相位和频率的计算公式;最后,分别用仿真分析、实验测试对所述方法的有效性进行验证。研究表明,五项最大旁瓣衰减窗具有较好的旁瓣特性,能够充分抑制频谱泄漏;基于五项最大旁瓣衰减窗的插值算法,插值公式简单、有解析解、谐波分析精度高、计算量小,易于在嵌入式系统中实现。     

基于加窗FFT和HWT算法的谐波检测系统设计

为了提高电网谐波的检测精度,特别是考虑电网中存在间谐波的情况,及造成的频谱泄漏和栅栏效应问题.采用了改进加窗插值FFT和HWT混合的非整次谐波算法,加窗插值采用可修改的Hanning窗、HWT采用谐波小波算法,更好地消除了间谐波的影响.硬件采用STM32+DSP的双CPU并行处理技术,提高了数据处理速度.MATLAB仿真结果以及实验结果分析表明,该算法提高了谐波检测精度,改善了系统的动态性能,并达到预期的效果,具有一定的实际意义.     

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。     

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。