消除傅氏算法中衰减非周期分量的方法在信号频率偏离额定值时的特性研究

针对几种消除全波傅立叶算法中衰减非周期分量影响的方法,分析研究了它们在信号频率偏离额定值时的特性.研究结果表明:单纯一次差分法在信号频率偏离额定值时,消除衰减非周期分量的特性最好;经差分全波傅氏算法求出的基波幅值最接近于实际值.从而为电力系统振荡闭锁过程中判别再故障元件的算法提供了参考依据.     

基于MATLAB仿真的微机保护算法分析

电力系统发生短路时故障电流中产生了非周期的衰减直流分量,全波傅氏算法无法将其滤除.对此提出一 种全波傅氏改进算法,完全基于故障信号一个半周期的采样值计算衰减直流分量,在故障信号采样值中减去衰减直流 分量的离散采样值,再通过全波傅氏算法计算基波幅值和相角.MATLAB/Simulink仿真结果表明改进算法能有效滤 除衰减直流分量,与全波傅氏算法相比速度有所降低,但是计算精度得到了有效提高,更易于微机实现且步骤简单.     

一种消除非周期分量的新方法

针对消除故障信号中不确定衰减非周期分量难的问题,提出一种基于实际输入信号消除衰减非周期分量的新方法。该方法只需在整周期数据窗的基础上增加一个采样点来完全求出实际输入信号,达到在未知衰减时间常数的情况下通过求出实际的输入信号而得到衰减非周期分量,从而在进行全波傅里叶算法或其他算法之前消除衰减的非周期分量。理论分析和仿真实验都表明该方法原理是正确的,具有计算简单、精度高的优点,适合于各种保护算法,具有很好的实际应用价值。     

微机继电保护中滤除衰减直流分量的算法研究

全波傅氏算法是基于周期信号推导出来的,当采样信号中含有衰减直流分量时,将会产生误差。该文在全波傅氏算法的基础上,提出一种改进算法,仅增加一个采样点,通过两次非递归全波傅氏变换,消去衰减直流分量的影响。对微机保护中费机时的运算进行合理简化,以提高计算速度。仿真实验表明,改进算法具有消除衰减直流分量能力强,计算量小,速度快的特点。     

微机继电保护中滤除衰减直流分量的算法研究

全波傅氏算法是基于周期信号推导出来的,当采样信号中含有衰减直流分量时,将会产生误差.该文在全波傅氏算法的基础上,提出一种改进算法,仅增加一个采样点,通过两次非递归全波傅氏变换,消去衰减直流分量的影响.对微机保护中费机时的运算进行合理简化,以提高计算速度.仿真实验表明,改进算法具有消除衰减直流分量能力强,计算量小,速度快的特点.     

一种滤除衰减直流分量的电流估计新算法

电力系统的故障电流中存在指数函数型衰减直流信号,直接采用离散傅里叶变换（DFT）算法测量基波电流的误差较大。提出一种从故障电流信号中消除衰减直流分量的新算法,基于纯正弦波信号在一个全波周期积分为零、而指数衰减信号在一个全波周期积分不为零的原理,用一个全波周期加前一个采样周期的采样数据,就能精确估计出指数函数型衰减直流信号的幅值和时间常数。每个采样数据减去衰减直流分量偏移量后,用全波DFT算法就可精确估计故障电流。在Matlab仿真平台上,进行综合仿真试验表明：所提算法测量精度高,易于用DSP实现,可应用到基于DSP的数字继电保护装置中。     

一种滤除衰减直流分量的电流估计新算法

电力系统的故障电流中存在指数函数型衰减直流信号,直接采用离散傅里叶变换(DFT)算法测量基波电流的误差较大.提出一种从故障电流信号中消除衰减直流分量的新算法,基于纯正弦波信号在一个全波周期积分为零、而指数衰减信号在一个全波周期积分不为零的原理,用一个全波周期加前一个采样周期的采样数据,就能精确估计出指数函数型衰减直流信号的幅值和时间常数.每个采样数据减去衰减直流分量偏移量后,用全波DFT算法就可精确估计故障电流.在Matlab仿真平台上,进行综合仿真试验表明:所提算法测量精度高,易于用DSP实现,可应用到基于DSP的数字继电保护装置中.     

一种完全滤除衰减直流分量的全波傅氏改进算法

微机继电保护中全波傅氏算法是以采样信号是周期信号为基础推导出来的,当被采样的信号中含有衰减直流分量时,结果会产生很大的误差。该文研究得出一种算法,直接算出衰减直流分量初始值和衰减时间常数,从而构造出不含衰减直流分量的周期函数,这样在采样时便对信号进行了补偿,便可直接用全波傅氏算法对采样信号进行处理。由于该算法直接求出衰减直流分量,理论上该算法没有误差,而且该算法与其它算法相比不仅大大减小了计算量,而且提高了精度。     

基于傅里叶算法的衰减直流分量消除的研究

针对消除衰减直流分量算法中,存在用时长和误差大的缺陷,提出一种在假定输入信号只含有基频分量、衰减直流分量和各整次谐波分量的情况下,对全波傅里叶算法进行改进.其基本原理是对衰减直流分量的正弦、余弦分量的系数进行补偿,消除衰减直流分量对全波傅里叶算法的影响.并用Matlab对算法进行仿真,从仿真结果可以看出,在不考虑非整次...     

一种基于富氏算法的交流采样精确算法

分析了衰减非周期分量对富氏算法的影响,并在此基础上提出了一种新的滤波算法,算法适用于输入信号中除包含直流分量、整数次谐波分量外,还包含衰减非周期分量的情况,该算法能弥补任意衰减时间常数的衰减非周期分量对全波富氏算法的影响,从而求得精确的基波分量和谐波分量。用电磁暂态仿真程序ＥＭＴＰ进行了大量仿真实验,验证了此算法的优良性能。     

Removal of DC offset in current and voltage signals using a novelFourier filter algorithm

Protecting transmission lines frequently involves adopting distance relays. Protective relays must filter their inputs to reject unwanted quantities and retain signal quantities of interest. Accuracy and convergent speed of the filter algorithm are essential for protective relays. A widely applied filter algorithm, the discrete Fourier transform (DFT) can easily erase harmonics using simple calculation. However, the voltage and current signals contain large harmonics and DC offset during the fault interval. The DC offset heavily influences the precision and convergence speed of the fundamental frequency signal from DFT. In this investigation, the authors present a novel Fourier algorithm to remove the DC offset in a voltage or current signal. Applying a full-cycle DFT (FCDFT) requires one cycle plus two samples to calculate and compensate for the DC offset. Half-cycle DFT (HCDFT) only requires half of a cycle plus two or three samples to accomplish the algorithm when the input signal has no even order harmonics. Adopting the proposed algorithm in distance relays effectively suppresses the DC offset and quickly decomposes the accurate fundamental frequency components     

Online algorithm for removal of decaying DC-offset from fault currents

This paper presents an efficient method for removing exponentially decaying DC offset from fault currents. Instantaneous value of the actual exponentially decaying DC offset is calculated by integrating the input signal. The DC component is removed by subtracting the DC value at each sampling instant. The Discrete Fourier Transform (DFT) is applied to the result to extract the phasor of the fundamental component. Different transient signals are investigated. The results show that the proposed method is accurate and easy to implement.     

Fourier Transform-Based Modified Phasor Estimation Method Immune to the Effect of the DC Offsets

This paper proposes a Fourier transform-based modified phasor estimation method to eliminate the adverse influence of the exponentially decaying dc offsets when discrete Fourier transform (DFT) is used to calculate the phasor of the fundamental frequency component in a relaying signal. By subtracting the result of odd-sample-set DFT from the result of even-sample-set DFT, the information of dc offsets can be obtained. Two dc offsets in a secondary relaying signal are treated as one dc offset which is piecewise approximated in one cycle data window. The effect of the dc offsets can be eliminated by the approximated dc offset. The performance of the proposed algorithm is evaluated by using computer-simulated signals and Electromagnetic Transients Program-generated signals. The algorithm is also tested on a hardware board with TMS320C32 microprocessor. The evaluation results indicate that the proposed algorithm can estimate the accurate phasor of the fundamental frequency component regardless of not only the primary decaying dc offset but also the secondary decaying dc offset caused by CT circuit itself including its burden.      

用加Hanning窗插值高阶正弦拟合法测介损角

电力系统频率偏离50Hz时常规的傅立叶变换用于频谱分析时易产生频谱泄漏和栅栏效应,使介损角计算产生误差。高阶正弦拟合法以信号的基波频率、谐波幅值和相角作为变量对信号进行拟合,该法能有效减轻谐波存在和频率波动的影响,精确测量电气设备的介损角。高阶正弦拟合法的关键是最小二乘的计算,通常使用傅立叶变换结果作为最小二乘法的初始值,当频率偏离50Hz较多时,傅立叶变换结果与谐波分析的真实值相差较大,将其作为初值的最小二乘计算量大,影响了高阶正弦拟合法的实时性。加Hanning窗插值谐波分析法通过加窗和插值能有效减轻频率偏离50Hz时的频谱泄漏和栅栏效应,且有快速算法较之傅立叶变换增加的计算量很少。为提高高阶正弦拟合法计算介损角时的实时性,将加Hanning窗插值谐波分析法的结果作为高阶正弦拟合法的初始值,所得初始值与精确值的差值减少,最小二乘法的迭代次数从2次减到1次,容性设备仿真信号的计算时间从约0.82ms减到约0.45ms,结果表明所提出的方法能有效减少介损角的计算时间,提高介损角测量的实时性。     

一种基于离散傅里叶变换的频率测量算法

对一种基于离散傅里叶变换(DFT)的频率测量算法进行了分析,该算法认为信号的频率偏移量在邻近的2个周期保持不变,因此在信号频率变化较快时频率计算误差较大.针对此问题,提出了一种改进算法.在计算频率偏移量时,除原方法外,还考虑了频率变化率带来的相邻周期相角差的影响.给出了2种方法以获得该算法所需要的信号频率变化率:一种是利用前次计算所得到的频率变化率,另一种是利用相对固定的频率变化率.仿真计算结果表明,改进后的算法具有较好的频率及频率变化率测量精度.     

基于分段插值同步化算法的谐波测量

传统的基于FFT的电力谐波测量方法由于频谱泄漏问题,在测量基频偏移信号或者频率不断波动的非稳态周期信号时存在着较大的误差。现采用一种时域插值的方法对非同步采样序列进行重新定位,依据序列的二次差商大小对信号进行分段并分别采用线性插值和Hermite插值两种算法进行二次同步化。在基频偏移固定和基频不断波动的两种情况下进行仿真计算。结果表明,分段插值同步算法能够适用于上述两种情况的谐波测量,在兼顾计算效率的同时,满足了GBT 17626.7-2008国标规定的精度要求,是一种具有实用性的方法。     

考虑衰减直流分量的动态相量强跟踪测量算法

故障电流信号的频率变化以及包含的衰减直流分量会严重影响基于傅里叶变换的相量测量算法的精度和动态响应速度。文中提出了一种利用强跟踪滤波器滤除衰减直流分量的动态相量测量算法。首先,将衰减直流分量用其二阶泰勒展开多项式来表示,在状态变量中添加衰减直流分量及其一阶导数和二阶导数,建立含有基波角频率、幅值等参数和衰减直流分量参数的故障电流的非线性状态空间模型,减小信号估计的模型误差。其次,为了提高扩展卡尔曼滤波器在系统达到稳定时对系统参数突变的跟踪能力,利用强跟踪滤波器递推估计各状态变量。所提方法能够有效抑制衰减直流分量对相量测量精度的影响,对时变故障电流信号具有良好的动态响应能力。采用所提算法对加噪声的数值信号以及ATP-EMTP故障仿真信号进行相量测量,结果验证了算法的正确性与有效性。     

应用于频率宽范围偏移电网的改进相位差校正法

非同步采样造成的频谱泄漏是相位差测量误差的主要来源,尤其针对于频率宽范围偏移时,采用传统相位差法很可能造成测量失败。文中提出一种基于传统相位差的改进算法,改进算法分为两个步骤:第一,通过分析加窗信号频谱,将频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,进一步减轻频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过估计电网基波频率偏移范围确定待测信号采样点数,对采样序列采用截取点数不同的前后两次相位差法,第二次相位差法的截取点数由第一次相位差法估计的基波频率决定,减小了非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定、基波频率宽范围偏移以及含有噪声干扰的情况下进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参数测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,采样窗长满足IEC标准规定窗长。     

继电保护傅氏算法中滤除直流分量的一种简便算法

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统进行谐波分析的主要算法，但当输入信号中含有衰减直流分量时，FFT算法会产生较大的误差。文中提出一种改进算法，能够在事先未知衰减常数的情况下，对衰减直流分量进行补偿，从而消除直流分量对基波及各次谐波幅值和相位的影响。该算法只需要在整周期采样的基础上增加一个采样点，理论上可以精确补偿衰减直流分量的影响，精度高、计算简单，适用于电力系统谐波分析中的精确算法。     

Phasor Estimation in the Presence of DC Offset and CT Saturation

A hybrid algorithm for phasor estimation is proposed that is immune to DC offset and current transformer (CT) saturation problems. The algorithm utilizes partial sum (PS)-based and multistage least-squares (MLS)-based methods before and after CT saturation is detected, respectively. The MLS-based method is initiated when the third difference of the secondary current detects the start point of the first saturation period. The determination of each saturation period is based on the sum of the secondary current from the start point of the first saturation period. A least-squares (LS) technique estimates the DC offset parameters from the single-cycle difference of the secondary current in the unsaturated periods. Removal of DC offset from the secondary current yields the sinusoidal waveform portion. Finally, the LS technique is used once again to estimate the phasor from the sinusoidal waveform portion. The performance of the algorithm was evaluated for a-g faults on a 345-kV 100-km overhead transmission line. The electromagnetic transient program was used to generate fault current signals for different fault angles and remanent fluxes. The performance evaluation shows that the proposed algorithm accurately estimates the phasor of a current signal regardless of DC offset and CT saturation. The paper concludes by describing the hardware implementation of the algorithm on a prototype unit based on a digital signal processor.