基于三次样条插值信号重构的谐波间谐波检测算法

针对基波和谐波对间谐波以及间谐波之间的频谱泄露的影响,提出了一种基于三次样条插值信号重构的谐波间谐波检测方法。该方法首先用加汉宁窗插值的快速傅里叶变换(FFT)算法求得精确的实际电网基波频率,根据实际的基波频率,利用三次样条插值对原始的信号进行重构,然后用加汉宁窗插值的FFT算法对重构信号进行处理,求得基波和各谐波的参数,再把基波和各谐波从原始信号中减去。对剩余的信号再次用加汉宁窗插值的FFT算法进行处理,得到各间谐波的参数。对于频率相近的间谐波采用补零法进行频段划分,各频段进行加窗插值后得到较精确间谐波参数。最后,算例仿真误差结果验证了该方法的有效性。     

基于三次样条插值信号重构的微网谐波及间谐波分析算法

针对微网中基波频率的变动及谐波和间谐波的存在,提出了一种基于三次样条插值信号重构的谐波及间谐波分析算法。首先用加Hanning窗双插值快速傅里叶变换(fastFourier transform,FFT)算法得到微网的实际基波频率,根据实际基波频率对采样频率进行修正;然后采用三次样条插值算法对原始采样信号进行重构,对重构信号用加Hanning窗双插值FFT算法得到基波和各次谐波;最后从原始信号中减去基波和各次谐波,对剩余信号再次运用加Hanning窗双插值FFT算法来确定各次间谐波成份。仿真结果表明,使用该算法对微网的谐波及间谐波进行分析,能够提高分析精度。     

基于改进DFT和时域准同步的间谐波检测算法

快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,由此产生的谐波与间谐波之间的频谱干扰会严重影响间谐波参数测量的准确度。为减小谐波与间谐波之间的频谱干扰,提出一种基于改进离散傅里叶变换(DFT)和时域准同步的间谐波检测算法,采用改进DFT算法精确估计基波频率,利用三次样条插值重构准同步采样序列,用FFT算法对单个周期重构序列进行处理,得到基波和谐波的参数,并将基波和谐波成分从重构序列中减去,再次用FFT算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,确定每一个间谐波成分的参数。仿真结果表明,该算法不仅能提高频率分辨率,还可以有效排除谐波和间谐波的频谱干扰,且间谐波检测的准确度高、稳定性好、运算量小。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

滤波器-神经网络的谐波检测方法

电网谐波的高精度检测是电能计量和电能质量评估的基础。针对神经网络的谐波检测算法中,计算精度受基波频率精度影响较大的问题,提出用数字滤波结合牛顿反插值算法得到高精度的基波频率,然后用线性神经网络算法检测电力系统各次谐波的频率、幅值和相位。计算结果表明,该算法在频率波动和白噪声干扰的情况下,依然能得到高精度的谐波参数信息,其精度远高于FFT算法与加汉宁窗的FFT算法,在电力系统谐波测量中有一定的应用价值。     

滤波器-神经网络的谐波检测方法

电网谐波的高精度检测是电能计量和电能质量评估的基础.针对神经网络的谐波检测算法中,计算精度受基波频率精度影响较大的问题,提出用数字滤波结合牛顿反插值算法得到高精度的基波频率,然后用线性神经网络算法检测电力系统各次谐波的频率、幅值和相位.计算结果表明,该算法在频率波动和白噪声干扰的情况下,依然能得到高精度的谐波参数信息,其精度远高于FFT算法与加汉宁窗的FFT算法,在电力系统谐波测量中有一定的应用价值.     

一种基于离散小波变换的谐波分析方法

在离散小波变换的基础上,结合加窗插值FFT,提出了一种组合式谐波分析算法。该算法先用加窗插值FFT计算基波频率,然后对加窗信号进行频率调制,将谐波分量变换成直流或近似直流分量。用离散小波变换分离出这些分量后用于计算谐波幅值和相位。计算机仿真和实验结果表明,该算法可在高噪声污染情况下,准确计算谐波参数,尤其谐波相位角。DSP评估板上的实现证明了该算法可用于实时谐波分析。     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用P...     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用Prony算法计算.Matlab仿真表明该方法频率分辨率和精度优于加窗插值,相对传统Prony法不需要估算信号个数,能有效消除伪谱的影响.     

基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法

自回归(Autoregressive,AR)谱估计方法频率分辨率高,但不易对间谐波幅值和相位实现精确计算;基于DFT的频谱分析方法能在辨识出各分量频率的基础上计算得到高精度的间谐波参数,但频率分辨率低。为此提出了一种结合这2种方法优势的算法来检测间谐波。首先采用基于最优窗加权修正的Burg算法估计出信号所含分量的大致频率,然后结合软件同步采样后的FFT频谱来分析计算各分量参数。同步采样时基波和谐波无泄漏,可以根据同步采样FFT谱线中只与间谐波有关的谱线来计算间谐波,此时间谐波谱线之间的相互干扰可通过利用间谐波谱线求解与间谐波参数有关的方程组来克服。最后对间谐波所靠近的基波和谐波谱线进行修正,就能保证谐波和间谐波参数精度都较高。实验证明,这种基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法能在分辨率和精度上得到兼顾。     

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。     

Spectral correction-based method for interharmonics analysis of power signals with fundamental frequency deviation

In this paper, a spectral correction-based algorithm for interharmonic computation is proposed for especially highly fluctuating fundamental frequency cases in the power system. It has been observed and reported that fluctuating demands of some loads such as arc furnaces, or disturbances and subsequent system transients make the fundamental frequency of the power system deviate and this causes non-existing interharmonics to appear in the spectrum due to grid-effect when a standard window length is used for the entire FFT process. The proposed method uses a synthetic waveform produced at the fundamental frequency and amplitude to determine the amount of the leakage due to the grid-effect at each frequency. Then the leakage is subtracted from the original FFT of the signal to correct the frequency spectrum. It has been shown that the leakage effect caused by the fundamental frequency variation is avoided with a correction algorithm applied after FFT and the error in the first interharmonic computation due to frequency deviation is reduced to zero exactly if the fundamental frequency can be determined accurately. Both simulative and field data tests have been performed. The method does not require online sampling frequency or FFT window length adjustment and it is simple to implement.     

IEC框架下非同步采样时的谐波和间谐波测量方法

基频非同步采样时,离散傅里叶变换/快速傅里叶变换(DFT/FFT)频谱会发生泄漏现象,谐波、间谐波频谱相互干扰而影响测量结果,传统的加窗插值方法忽略了其他分量对关注分量的长程泄漏影响。文中首先在IEC框架下对加Hanning窗的信号进行频谱变换,使其他分量的侧瓣上相邻谱线相位差为180°,利用相邻谱线的矢量和消除长程泄漏对关注分量的影响,从而提出了谐波、间谐波分组测量和精确测量方法,实现了谐波、间谐波具体参数的测量。在此基础上提出了邻近谐波、间谐波分离方法,并进一步通过逐次剔除已知分量在关注谱线上的频谱泄漏值来提高测量精度,当非同步采样且不增加采样数据长度时,有效解决了谐波、间谐波相隔很近时无法准确分离测量的难题。仿真和工程数据均验证了所提方法在IEC框架要求下测量的实时性和有效性。     

基于Prony谱线估计方法的间谐波检测

传统的谐波分析方法都是基于傅立叶变换,认为只有谐波周期均为基波周期的整数倍。然而,实际存在的间谐波周期与基波周期不成整数倍关系,要正确检测出间谐波,必须以间谐波与基波周期的最小公倍数作为检测周期,因此,FFT算法无法在较短的时间内精确检测到信号中的谐波和间谐波成分。将Prony谱线估计方法应用到间谐波检测中,推导出间谐波频率、幅值和相位的计算公式。仿真验证了该算法要优于FFT算法,对间谐波和谐波的幅值、频率和相位的估计具有很高的精度。     

一种基于综合DFT和Prony算法的谐波与间谐波分析方法

针对传统频域谐波测量方法存在的时域分析局限性,提出了一种综合频域(FFT)和时域(Prony)的谐波与间谐波分析方法。首先对谐波与间谐波信号进行离散傅里叶变换(DFT),获取信号的频谱范围,据此选择Prony算法的采样率,并依据信噪比选取Prony算法的模型阶数。然后基于Prony算法得到信号中各谐波与间谐波分量的频率、幅值、相位和衰减因子。最后基于能量系数筛选得到主导次谐波与间谐波分量,通过基于Prony的数据重构得到主导次分量的时域变化趋势。实测数据分析表明,所提分析方法可以准确得到主导次谐波与间谐波分量的时域指标和变化趋势,实用性较强,为事故准确溯源分析提供了有效手段。     

基于加窗插值压缩感知的谐波/间谐波检测方法

针对压缩感知在傅里叶变换基下,对谐波畸变信号进行变换时会产生频谱泄漏和栅栏效应的问题,提出一种基于加窗插值的压缩感知(WI-CS)算法。该算法结合二进制稀疏测量矩阵和六项五阶余弦窗,构造出一种新型窗稀疏测量(WSM)矩阵,经重构得到稀疏向量后,利用四谱线插值修正公式,对谐波间谐波各参数进行精确检测。通过MATLAB仿真,结果表明文章所提方法能够在较少的采样数据下,具有较高的检测效率以及一定的抗噪声能力。     

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.     

间谐波相序特性的研究

相序是三相电力系统中电压和电流的重要特性。为了认识间谐波的相序特性，文中以两种典型的间谐波源(变频驱动装置和电动机)为例，通过理论分析和实验探讨了它们产生的间谐波的相序。研究表明间谐波可以表现为正序或负序。但是间谐波的相序特性不同于谐波，同一频率的间谐波可以具有不同的相序。一般规律是：间谐波的相序与被调制的系统基波(或谐波)分量的相序相同。如果调制后得到的频率为负值，则间谐波信号的相序将变反，即由正序变负序或由负序变正序。文中的研究成果有助于深入认识间谐波的特性和发展间谐波仿真软件。     

A robust support vector algorithm for harmonic and interharmonic analysis of electric power system

A novel robust algorithm to harmonic and interharmonic analysis based on support vector machines (SVM) and solved by iterative reweighted least squares (IRWLS) algorithm to overcome the difficulty of exponential computation complexity, is proposed in the paper. It has a good precision for analyzing harmonics and interharmonics without synchronized sampling that is essential for fast Fourier transform (FFT). By introducing a specific loss function, the method can mitigate the infection of outliers and noises and exhibits robustness characteristics. Its IRWLS-based implementation makes it efficient and suitable for harmonic and interharmonic analysis of electric power system. The case studies showed its high precision and robustness of the SVM spectral analysis algorithm.