考虑频率偏差的动态同步相量估计器

电力系统负载变化和次同步谐振等诸多原因均会导致电力系统频率偏离标称频率,IEEE标准C37.118.1和最新修订后的C37.118.1a中规定的电力系统最大频率偏差可达5Hz,较大的频率偏差会导致基于泰勒傅里叶的同步相量测量算法产生严重误差.该文提出一种考虑频率偏差的动态同步相量估计器,该估计器在标称频率的两侧以固定的频率间隔生成多个离散频率,基于这些频率离线生成相应的动态滤波器,并将滤波器系数保存到存储器以便在线运行时查表使用.算法运行时,利用泰勒傅里叶的频率估计功能对信号频率进行预测,根据预测频率选择与之最接近的离散频率,通过查表法找到相应的滤波器对输入信号进行分析,实现了较大频偏时同步相量的精确测量.最后,通过仿真和实际信号数据对所提出的估计器进行了测试,测试结果表明,该估计器能够在较大频偏时实现对同步相量、频率和频率变化率的精确测量.     

频谱小偏差校正新方法

提出一种频谱校正新方法以克服小的同步偏差对频谱分析的影响。该方法包括信号频率实时估计、采样频率同步跟踪和谐波系数误差校正几个要素。信号频率估计采用改进的相位差法,谐波系数校正采用一个向量级数公式。频率估计和同步跟踪将采样同步偏差控制在较小范围,然后采用谐波系数校正算法进一步提高谐波测量的准确度。基于MATLAB软件的仿真结果证实了该方法的有效性。     

频谱小偏差校正新方法

提出一种频谱校正新方法以克服小的同步偏差对频谱分析的影响。该方法包括信号频率实时估计、采样频率同步跟踪和谐波系数误差校正几个要素。信号频率估计采用改进的相位差法,谐波系数校正采用一个向量级数公式。频率估计和同步跟踪将采样同步偏差控制在较小范围,然后采用谐波系数校正算法进一步提高谐波测量的准确度。基于MATLAB软件的仿真结果证实了该方法的有效性。     

基于i_p-i_q方法的畸变电流检测及其实现

研究了基于ip-iq方法提取畸变电流的物理实现过程。设计并制作电网电压信号调理和整形电路、锁相频率合成电路,按照采样点数要求产生无相位差的同步采样信号,利用高精度的A/D转换电路完成负载电流信号的采集,保证了采样精度。ip-iq算法中数字低通滤波器的类型、动静指标等对检测精度的影响较大,给出了给定滤波指标后设计满足要求的数字低通滤波器的方法。在Matlab中对设计的ip-iq算法进行仿真分析,结果表明畸变电流的补偿效果明显,所述方法能够应用在有源电力滤波器的研制中。     

用于任意采样率转换的多项式内插滤波器的设计与优化

内插滤波器可以在离散采样点之间的任意位置处内插得到新的采样点,为了解决软件无线电技术中任意采样率转换问题,本文介绍了..种基于多项式内插滤波器的设计与优化方法,该类滤波器可以采用Farrow结构来实现.本文首先对内插滤波器的多项式逼近原理进行了分析,并介绍了频域优化算法,最后通过计算机仿真和应用实例,验证了该方法的有效性.     

基于频域动态模型的同步相量测量算法

考虑到电力信号的动态特性,电力信号基波分量的幅值与频率也可能随时间变化。基于频域动态模型,提出一种利用同一数据窗对不同频点滤波器的响应来修正离散傅里叶变换法(discrete Fourier transform,DFT)估计结果的同步相量测量算法,分别应用理想信号以及PSCAD/EMTDC仿真信号来检验算法的性能。仿真结果表明,虽然需要增加有限的运算量,但与以往算法相比,所提出算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下,能够消除或减弱电力信号基波分量的时变性并大大提高信号的相量测量精度。     

基于软件同步的采样频率自适应算法及仿真

针对因采样频率和信号实际频率不一致而造成频谱泄漏这一问题,提出一种通过采样数据来计算信号实际频率的软件同步算法。利用该算法,在较为准确地得到被采样信号实际频率的条件下,动态调整采样时间间隔,从而实现采样频率的自适应,能够减少同步误差。针对频率变化较为缓慢的电力信号的仿真实验表明,该算法能够明显的提高测量精度。该算法实现简单,精度较高,可为电力系统谐波分析提供一种有效的途径。     

电网瞬时频率的一种跟踪算法

基于双正交数字滤波器与加权平滑相位差分法,提出了一种跟踪电网瞬时频率的方法,改进了目前基于双正交数字滤波器的电网频率跟踪方法。针对电力信号的几种模型,详细仿真了跟踪算法的动态特性,指出针对恒频率和变频率电力信号的跟踪误差分别为0.000 1 Hz和0.005 Hz,并具体分析了影响跟踪误差和滞后效应的因素。研究表明,该方法不受同步采样限制,可较为准确、实时地跟踪各种电力信号的瞬时频率,其性能指标优于同类文献中的跟踪算法。     

电网谐波分析的频率估计与跟踪

针对多频周期信号推导出一组频率估计公式,并给出了一种电网谐波分析的频率估计与跟踪方法。频率估计公式包括采样序列DFT、相位差计算和频率计算。频率跟踪就是依据前一次频率估计修改下一次采样的采样间隔,从而使同步偏差越来越小。对于电力信号,这种方法能完成实时、高精度的谐波分析,而且计算量非常小。Matlab仿真证实了方法的有效性。     

一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求。对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法。通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计。仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求。     

基于FPGA的可变带宽基带信号回放系统设计

针对不同带宽基带信号回放到目标中频的需求，设计了一种可变带宽基带信号回放系统。该系统以FPGA为核心数据处理单元，通过配置高速数模转换芯片AD9122和时钟芯片AD9516完成基带信号的回放功能。为解决不同带宽基带信号采样率与DAC发射速率不匹配的问题，设计了一种多速率处理算法，采用多级HB滤波器、CIC滤波器和Farrow滤波器级联的结构实现了任意倍的采样率转换功能。算法仿真和实际测试结果表明该系统能够以较少的资源消耗将1 kHz~20 MHz的可变带宽基带信号回放到目标中频上，回放信号无杂散动态范围不低于60 dBc,满足实际通信系统需求。     

一种基于Farrow滤波器的并行采样时间误差校正

用Farrow结构滤波器对并行采样信号进行时间误差校正,通过DSPBuilder软件将设计的滤波器模型转化为硬件语言,利于FPGA实现。此方法在时间误差改变的情况下也无需改变滤波器系数,易于实时校正,适用范围宽广。随着过采样倍数的增大或滤波器阶数的增加,校正后信号无杂散动态范围SFDR提升幅度增大。实验结果表明该方法能有效抑制时间误差所引入的杂散频谱,提高信号的无杂散动态范围,具有较高可行性。     

用时域连续有限冲激响应滤波器进行过零测频的方法

根据时域连续有限冲激响应滤波器的原理设计了短窗窄带带通连续滤波器。该滤波器通过处理输入离散采样信号获得连续信号并抑制谐波噪声,改进了过零测频方法。对含有40%低频和高频谐波的500 kV线路的故障电压进行仿真,试验结果表明当采样数据的窗长为4个工频周期时,该方法的测频误差小于0.05 Hz,且延时仅为2个工频周期,其抗谐波、抗噪声和动态响应特性优于傅氏测频法,能够满足电子式互感器应用环境下实时测频的要求。     

实时校正时间误差的Farrow结勾滤波器设计

实现1种基于Farrow结构分数时延(Fractional Delay,FD)滤波器对并行采样中时间非均匀误差的实时校正.采用优化设计的方法,求解Farrow结构FD滤波器的各子滤波器系数,在尽可能资源消耗少的情况下,使设计偏差较小,保证后续时延误差估计和校正的精度,并在Xilinx的FPGA中实现时间误差的校正.理论...     

高压变频工况下调相机启机保护的分析与改进

计算并分析了调相机采用静止变频器启动的谐波特性,探讨了变频启动系统的变频特性及谐波特性对调相机启机保护的影响。为滤除变频状态下的主要谐波,提高调相机启机保护的计算精度,提出一种改进型的定频采样变数据窗离散傅里叶变换算法。该算法对f_s/f₀(采样频率/系统频率)为非整数时的固有误差进行补偿,并根据系统频率自适应优化每周期傅里叶变换计算的点数,同时采用拟合函数实时计算正余弦系数表。在此基础上,对调相机启机保护进行了改进,并给出了动作判据。在保护装置上进行了实验验证,结果表明改进后的启机过流保护与启机零序电压保护在不同频率下精度较高,在变频工况下能够准确计算故障中的基波分量。此外,启机差动保护使用峰峰值算法进行差动启动计算,并结合改进型定频采样变数据窗离散傅里叶变换算法进行差流动作判别,能够确保该保护的可靠性与速动性。     

适用于母线保护的电子互感器采样频率转换算法

在电子式互感器应用环境中,母线保护连接不同采样频率的电子式电流互感器（ECT）时,需要将原始采样频率不同的采样数据转换为同一采样频率。文中提出了时域连续有限冲激响应滤波器的概念,并以此为基础构造了连续数字低通滤波器,从电子式互感器输出的离散采样数据恢复出连续信号,重新计算出任意时刻的采样值。用含丰富谐波信号的1 000kV线路故障电流进行的计算分析表明, 4 kHz/2.4 kHz采样频率转换,该算法在数据窗长6个采样间隔（延时为0.75 ms）时,其峰值瞬时值误差均小于0.66%,精度和实时性能满足母线保护的要求。     

基于Lagrange插值频率估计的数字电能计量算法

传统电能计量系统中电网电压/电流波形信号的采集由电子式电能表完成,电能表内部设计了频率跟踪电路,在电网频率出现波动的情况下能同步采样,电能计量误差小。在数字电能计量系统中电网波形的采集由电子式互感器或合并单元的A/D采样模块完成,由于电子式互感器或合并单元采集后到的电网波形信号需要组帧传输给后续不同的数字化设备使用,其采用固定的采样频率,所以,在电网频率出现波动的情况下,不能实时跟踪电网频率而改变采样频率实现同步采样,电能计量误差大,因此,为减小在频率波动条件下的电能计量误差,提出一种数字电能计量新算法,该方法利用三次拉格朗日(Lagrange)插值算法提取出电网基波频率,并利用离散傅里叶变换(DFT)算法的栅栏效应进行波形成分提取,实现电能计算,该方法实现简单,通过实验仿真验证了其电能计量误差小,具有实用价值。     

基于伪线性回归算法的自适应滤波算法

为抑制谐振接地系统对地电容中的工频信号和其它谐波成分,提出了一种基于伪线性回归算法的自适应滤波算法。该算法以经平滑滤波后的信号输出误差为代价函数调整滤波器系数,当滤波器输入信号变化时可保持最佳输出信号,在一定程度上补偿了滤波器元件参数变化带来的运算误差。仿真结果表明,与其它自适应算法相比,该算法收敛速度快且失调率低,基于该算法的滤波器结构简单、测量误差较低、可靠性较高。     

基于采样频率自适应的高精度谐波分析软件算法

采样不同步产生的同步误差是造成频谱泄漏和影响谐波分析准确性、检测精度的重要原因。本文提出一种基于采样频率自适应技术的软件算法,通过采样数据计算得到信号较为准确的实际频率,并根据实际频率动态调整采样的时间间隔,实现采样频率的自适应,从而减少同步误差,降低频谱泄漏的影响。该软件算法实现简单,精度较高,对于频率变化较缓慢的电力信号能够明显地提高测量精度。仿真结果验证了算法的特性,给电力系统高精度谐波分析提供了一种有效的方法。     

Improvement of Accuracy of Power System Spectral Analysis by Coherent Resampling

The coherent resampling (CR) algorithm, which improves the accuracy of discrete Fourier transform (DFT)-based power system frequency analysis, is described in the paper. The algorithm uses extended Kalman filter for instantaneous frequency tracking and fractional B-spline resampler for signal approximation. The CR algorithm is a software counterpart of synchronous sampling, i.e., sampling, synchronized with fundamental frequency of the signal. CR may either be applied to previously noncoherently sampled signals or to work in realtime. Frequency estimation, amplitude spectrum estimation and THD factor estimation results obtained by presented algorithm are compared to those obtained by other methods. Both simulated and real signals were used for tests. Brief summary of realtime DSP implementation of CR algorithm is also given.