噪声影响下的高准确度介损角测量方法研究

基于FFT的介损角检测方法易于硬件实现,但其准确度受频谱泄漏和噪声的影响较大.为此,提出了一种基于Black-man自卷积窗的高准确度介损角检测算法,建立了噪声影响下介损角检测结果的统计描述模型.首先采用Blackman自卷积窗对噪声影响下的畸变信号进行加权,其次利用离散频谱对称插值算法计算基波相位角,然后根据电压与电流基波相位差实现介损角检测,最后根据测量不确定度传播原理,推导了噪声对介损角检测准确度的统计模型,并通过仿真和实际检测2验证了本文算法和统计模型的正确性和可行性.     

谐波存在时的改进电能计量方法及应用

为减少谐波存在时的电能计量误差,本文提出一种基于三角自卷积窗的改进谐波电能频域计量算法.首先,采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权处理,以抑制频谱泄漏和谐波间相互干扰;其次,运用插值FFT算法从频域实现电压、电流信号参数(频率、幅值和相位)的高精度估计值;最后,根据Budeanu给出的谐波电能定义,结合电压、电流信号参数实现谐波电能计量.非同步采样情况下,分别采用典型余弦组合窗(Hanning窗、Blackman-Harris窗与Rife-Vincent窗)和4阶三角自卷积窗进行谐波电能计量的仿真实验结果表明:采用三角自卷积窗函数可克服白噪声和基波频率波动影响,提高了谐波电能计量准确度.本文算法在三相多功能谐波电能表中的应用证明了其有效性和准确性.     

基于泄漏对消的电力谐波相角高精度估计算法

采用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,受频谱泄漏和栅栏效应的影响,相角估计误差往往较大.为减小这类误差,提出一种基于频谱泄漏对消的谐波相角高精度估计算法,结合余弦组合窗时域和频域特性,综合考虑长、短范围频谱泄漏的影响,推导了基于余弦组合窗的插值FFT谐波相角计算式.该算法首先运用基于余弦组合窗的插值FFT方法获得频率偏差估计值,然后采用离散频谱泄漏对消方法进行信号谐波相角估计,实现简单,准确度高.非同步采样情况下,采用典型余弦组合窗(Hanning、Blackman、Blackman-Harris、Rife-Vincent(I)、Nuttall等)进行信号谐波相角估计的仿真实验与应用验证了本文算法的准确性和有效性.     

基于四项余弦窗三谱线插值FFT的谐波检测方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样情况下存在较大的误差,为了减小非同步采样对FFT的影响,通过选择旁瓣性能良好的4项5阶Nuttall窗结合插值FFT进行电力谐波检测。推导了实用的三谱线插值修正公式,利用谐波频点附近的三根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波幅值、频率及相位的修正公式。仿真结果验证了该算法在非同步采样时,与加Hanning窗和Blackman-Harris窗插值FFT相比有更高的分析准确度,同时,在加相同窗函数情况下,与双谱线插值修正算法相比也具有更高的准确度。仿真结果还验证了测量数据含有白噪声时,算法仍然具有较高的准确度。基于该算法的检测仪器的实测结果也验证了算法的有效性。     

基于双窗全相位FFT双谱线校正电力谐波分析

基于快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露,影响测量精度。为抑制频谱泄露对谐波分析的影响,分析对比了双窗全相位FFT与传统加窗FFT在抑制频谱泄露方面的特点,并通过计算证明了双窗全相位FFT在电力谐波分析中的独特优势。针对全相位频谱分析通常采用的时移相位差法存在计算量大、实时性差及存在相位模糊现象等不足,提出了一种基于双窗全相位FFT双谱线校正的谐波分析算法,利用基波频点附近的两条谱线幅值计算基波频率,进而推导了简洁实用的谐波幅值校正公式。该算法实现方便,且实时性优于相位差法。通过与传统加Hanning窗、Nuttall窗插值FFT的仿真对比验证了新算法具有更高精度,基于该算法的实验结果也验证了算法的有效性。     

基于双窗全相位FFT双谱线校正的电力谐波分析

基于快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露,影响测量精度。为抑制频谱泄露对谐波分析的影响,分析对比了双窗全相位FFT与传统加窗FFT在抑制频谱泄露方面的特点,并通过计算证明了双窗全相位FFT在电力谐波分析中的独特优势。针对全相位频谱分析通常采用的时移相位差法存在计算量大、实时性差及存在相位模糊现象等不足,提出了一种基于双窗全相位FFT双谱线校正的谐波分析算法,利用基波频点附近的两条谱线幅值计算基波频率,进而推导了简洁实用的谐波幅值校正公式。该算法实现方便,且实时性优于相位差法。通过与传统加Hanning窗、Nuttall窗插值FFT的仿真对比验证了新算法具有更高精度,基于该算法的实验结果也验证了算法的有效性。     

基于三角基函数分解的高精度介损角测量方法

为精确测量介损角,克服数字化测量时存在的非同步采样、基波频率波动、谐波变化等因素影响,提出并建立基于三角基函数分解的介损角测量模型,将电力谐波各参数作为未知量,基于最小二乘原理对采样数据进行最速下降迭代求解,准确提取基波电压、电流相位,进而得出介损角,排除直流和谐波分量干扰。从理论上证明该算法的收敛性,针对基波频率波动、介损角真值改变、谐波含量变化、白噪声影响等影响进行仿真实验,结果表明该测量方法使用极少采样点与较低采样率,即可获得较高的测量准确度,测量速度快。设计的基于数据采集卡与虚拟仪器技术的高压电容型设备绝缘在线监测系统,验证了该方法的可行性与有效性。     

Nuttall窗加权谐波分析算法及其在电能计量中的应用

采用FFT进行电网信号谐波参数分析时存在频谱泄漏,准确度较低.研究提出了一种基于Nuttall窗函数的频谱相位差校正算法,分析了Nuttall窗函数的时域、频域特性,建立了频谱相位差校正算法的流程,推导了信号谐波参数计算式,给出了算法在三相谐波电能计量中的实现方法.采用Nuttall窗对电压、电流信号进行加权,利用Nuttall窗旁瓣电平低、旁瓣衰减快的特点可有效减少频谱泄漏:运用频谱相位差校正方法进行信号频谱校正与分析,不必求解高次方程即可实现电网信号谐波参数分析.仿真与实际运行结果表明,非同步采样情况下,本文算法可以准确地实现电网信号谐波分析,实现电能的准确计量.     

基于加窗频移算法的谐波和间谐波检测方法

在电力系统谐波和间谐波的检测中,加窗插值算法在一定程度上解决了频谱泄漏问题,但在非同步采样下,存在非同步采样误差。该文将频移算法引入到FFT算法检测谐波和间谐波中,该方法首先对原始采样信号离散后进行数据加窗截断,来抑制谐波间频谱泄漏,再利用频谱搬移的方法使采样序列的峰值谱线与同步采样的真实谱线重合,以减小或消除同步误差,最后对频移信号进行FFT,计算出各次谐波参数。通过对加窗插值算法和加窗频移算法的实验仿真比较,结果证明了在噪声干扰下加窗频移算法具有更高的分析精度和良好的抗噪性。     

非同步采样下电力系统相量测量修正算法

非同步采样条件下,利用傅里叶变换进行相量分析将出现由频谱泄漏造成的误差。针对工频交流正弦信号中基波电压偏移且采样频率恒定而引起的非同步采样误差,推导了非同步采样下傅里叶变换结果表达式,建立了离散傅里叶变换相角与幅值的误差模型,得到相角和幅值误差与频率偏移量和采样初始相位角的函数关系,提出了基于基波正序分量法的相角与幅值修正算法。所提算法不需要对信号施加特殊的窗函数。仿真和实测结果表明,在基波频率波动剧烈、高斯白噪声存在、非同步采样程度较大的情况下,利用较少的计算量便可准确地获得信号的相角和幅值,适用于电力系统相量的高精度快速测量。     

一种基于基波分离算法的变频介质损耗测量仪

基于市场上对全自动、数字式及有较强抗干扰能力为特征的介质损耗测量仪的迫切需要,在基波相位分离算法基础上,采用45 Hz和55 Hz两种频率的变频电源避开工频干扰,用这两种频率各测量5次,将所有测量值的平均值作为被测试品的介质损耗角正切值,并给出了以dsPIC30F4013为核心的该测量仪器的实现方案。试验结果表明,这种介质损耗测量仪具有运算速度快、测量精度高、抗干扰能力强等特点,具有广阔的应用前景。     

Improved circuit for impedance measurement at very high frequency and its application in testing dielectric properties of insulating materials

This paper describes improvements on an impedance measuring circuit for the measurement of very small conductance at very high frequency and one of its applications, viz., the accurate measurement of dielectric constant and loss angle of very low loss materials. In this circuit, a feedback loop for the stabilization of the output level of the high-frequency oscillator unit also provides compensation for the changes of the series resistance of resonance coil and the transfer characteristic of the detector that occur with their temperature drifts. This circuit has the sensitivity and stability to detect a 0.002 mumho change in a 16-pF specimen at 100, 150, or 200 MHz. It is capable of measuring a loss angle of several murad with the electrode system developed for the varying gap immersion method. The warming-up time is also shortened to about 10 min even for measurements requiring the highest sensitivity.     

A Nondestructive Technique for Local Measurement of Dielectric Loss in Substrates of Integrated Circuits at Microwaves

A device for nondestructive measurements of dielectric loss in substrates of integrated circuits and film materials in a local 2-mm-diameter zone has been developed. The main element of the device is a coaxial resonator with a measurement hole at its end and a clamp for dielectric substrates in the form of a cylindrical waveguide that is evanescent for measurement frequencies. In such a system, emission of electromagnetic waves from the measurement hole is absent, although the phenomenon of emission is characteristic of a coaxial resonator with a hole to which a dielectric is applied. The absence of radiation loss simplifies the determination of the loss tangent for dielectric substrates. A formula for calculations and a measurement technique in the range of 10 GHz are presented.     

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理,区分失配损耗和介质损耗,基于模分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响.介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的同时,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是由介质损耗还是带内反射所致取决于介质厚度,但任何厚度的介质覆盖均比衬底时的带内反射要小;对称加载时则主要为介质损耗,且低于单侧加载.     

梳状滤波器在介质损耗变频测量中的应用研究

针对介质损耗角tanδ变频测量中遇到的谐波干扰,采用梳状陷波器进行滤除。仿真结果表明,该方法能够有效地抑制谐波干扰,有利于提高测量精度。     

A novelty digital algorithm for online measurement of dielectric loss factor of electronic transformers

There are many inherent performance limitations using traditional algorithms for online measurement of dielectric loss factor including synchronous sampling, no interharmonics and power system frequency must be invariable. In a non-stationary signal environment where power frequency fluctuation and interharmonic components exist, there is no guarantee of measurement accuracy by using traditional methods. The paper proposed a high-accuracy digital algorithm for online measurement of dielectric loss factor of electronic transformers. Theoretical basis of the new algorithm is based on a new data processing procedure including data truncation and data addition which compensates phase distortion as a result of the spectrum of addition data contains offsets. The algorithm can accurately extract the fundamental signal and calculate dielectric loss factor. Measured results from simulations and practical engineering projects show that the new algorithm has good application feasibility without being affected by the limitations rendered above.     

数字化介质损耗测量系统的研制

针对传统的介质损耗测量方法自动化程度低、工作量大且操作复杂的问题,以电子技术和PC技术为基础,设计开发了数字化、自动化介质损耗测量系统。该测量系统可以工作于两种模式,具有配置灵活、自动校准、自动量程等特点,可实现介质损耗角正切的快速测量、数据储存与分析、各种报表输出等功能。通过现场测试,并对数据进行分析,表明该测量系统抗干扰能力强,测量结果准确。     

介质损耗变频测量仪原理与实现

介质损耗测量是电力系统检测高压电气设备的常规项目；变频测量是一种新的抗干扰技术。文中详细介绍了介质损耗变频测量仅变频测量的基本原理和系统设计的关键技术。     

基于DSP的绝缘油介质损耗数字测量系统研究与实现

介绍基于傅立叶变换谐波分析法测量绝缘油介质损耗的数字测量系统,给出了系统原理框图、部分硬件电路和软件流程图.