基于三次样条插值理论的电子式互感器数据同步

介绍了电子式互感器的数据同步问题,并对线性插值和二次插值的同步算法进行分析,指出线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和二次插值算法在低采样频率下误差改进不明显。提出了基于三次样条插值理论的同步算法,并进行了误差的理论分析和数值仿真计算。理论误差分析表明,该算法相比较于线性插值算法和二次插值算法,误差值至少降低2个数量级;数字仿真验证显示,每周期48点采样时,稳态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.000 38%,暂态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.005%,采样值误差均降低2个数量级以上。在包含基频量和高次谐波电量的二次设备中,该算法可降低各采样点的相对误差,方法误差精度均可满足IEC60044标准规定的电子式互感器的误差要求,即稳态测量精度0.2级和暂态分量最大瞬时值误差小于±1%。     

采样值报文抖动对基于线性插值理论的电子式互感器数据同步算法的影响研究

采样值报文的抖动会导致电子式互感器数据同步的插值精度出现偏差,甚至在报文抖动幅度较大时出现严重的插值错误,进而导致间隔层测控装置出现误测量或保护装置不正确动作。针对此问题,以工程中常用的线性插值算法为背景,建立了报文的抖动影响下电子式互感器数据同步的插值模型,推导了线性插值算法的插值误差;根据信号中是否包含谐波分量,分别仿真计算了稳态和暂态情况下各影响因素对线性插值算法插值精度的影响。计算结果表明:在低采样速率时,报文抖动对数据同步插值算法的影响不明显,随着采样速率的增加,报文抖动对插值算法插值精度的影响增大;插值误差的大小与报文的抖动幅度成正比。此外,报文抖动影响下谐波的波次及幅度也使线性插值算法的插值误差增大。研究结果对于分析存在报文抖动时,电子式互感器数据同步的插值精度具有重要意义。     

考虑高次谐波影响的智能配电合并单元改进采样数据同步方法

通过合并单元进行不同电子式互感器间的采样数据同步过程中,当信号内存在谐波尤其是高次谐波时,现有方法难以准确地还原采样间隔处的数据,导致同步误差较大。针对这一问题,提出了一种改进采样数据同步方法。基于三样条插值理论,研究了采样数据的整体特征,用连续的分段三次函数描述采样点间的波形,提高了重采样精度。再根据插值算法原理与采样特征,通过归一化处理、矩阵变换、收敛性分析等方法,减小了计算量。最后通过仿真验证,该方法能够保证不高于21次谐波的重采样数据不失真,且计算时间仅为同等精度插值算法的10%左右。改进算法提高了采样数据同步精度,同时又解决了高精度插值运算量大的局限性,具有工程应用价值。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿。分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响。经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿.分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响.经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求.     

基于三次样条插值的算术傅里叶谐波分析方法

数字化变电站采用固定采样频率10 k Hz采样数据,每周期采样点数为200,不为2的整数次幂;且基波频率的波动会导致非同步采样,直接运用离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差,不满足电力系统谐波分析精度的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点,目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号进行插值,而插值过程将不可避免地引入误差,影响到AFT算法的谐波分析精度。AFT常用的插值算法为零次插值,此方法存在较大误差,严重影响谐波分析精度,不能满足电力系统的要求。对比了四种平面插值算法,通过仿真分析比较了这四种方法对AFT谐波分析精度的影响。最后选用三次样条插值算法来提高AFT的谐波分析精度。仿真结果表明:在非同步采样条件下,用三次样条插值的AFT谐波分析方法精确度高,稳定性好,满足谐波分析精度的要求,为电力系统谐波分析开辟了新思路。     

数字变电站IED采样的一种改进算法

针对Lagrange线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和Lagrange抛物线插值算法在合并单元（MU）低采样频率下误差改进不明显,提出了一种改进算法。根据改进算法的计算思路,运用Matlab 7．0编程．对算法进行仿真和模拟。与线性插值算法相比,该算法大大降低了各采样点的相对误差,提高了电流、电压、功率幅值的测量精度;同时通过分析一种典型谐波信号,验证了在同样插值条件、计算量相当的情况下．加权算法在80Hz的低采样频率下,误差较二阶Lagrange算法有显著的改善．有效地抑制了谐渡对算法的影响。仿真结果表明该算法计算精度高．可以满足新型变电站智能设备的采样值信号接口技术的要求．     

考虑负频分量影响的FFT插值算法

采用加矩形窗FFT插值算法,谐波的负频分量对谐波计算的误差影响较大。为了提高结果的精确性,大多采用多项余弦窗插值的方法,这些窗的主瓣较宽,降低了计算速度和实时性。为此首先分析了泄露误差的产生,然后提出了考虑负频分量影响的矩形窗插值FFT算法。由于最少只需采样2个周期,所以该算法实时性好,采样点数少,计算速度快。为了提高运算精度,考虑了各次谐波旁瓣的影响。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加矩形窗的插值函数,计算量小,实时性好。仿真计算结果表明,采用该方法得到的幅值和频率都具有较高的计算精度。     

考虑负频分量影响的FFT插值算法

采用加矩形窗FFT插值算法,谐波的负频分量对谐波计算的误差影响较大.为了提高结果的精确性,大多采用多项余弦窗插值的方法,这些窗的主瓣较宽,降低了计算速度和实时性.为此首先分析了泄露误差的产生,然后提出了考虑负频分量影响的矩形窗插值FFT算法.由于最少只需采样2个周期,所以该算法实时性好,采样点数少,计算速度快.为了提高运算精度,考虑了各次谐波旁瓣的影响.为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加矩形窗的插值函数,计算量小,实时性好.仿真计算结果表明,采用该方法得到的幅值和频率都具有较高的计算精度.     

改进埃特金插值理论在智能变电站中的应用

分析了电子式互感器数据同步采样方面的问题,指出了二次插值理论和三次样条插值理论同步算法的不足。只有当数据采样频率较高时,才能使二次插值误差精度得到明显提高。三次样条插值的边界问题使计算过程变得复杂、计算量显著增大。提出了一种基于改进的三阶埃特金插值理论的同步算法,并对该算法的误差进行了理论分析和仿真。仿真验证结果与理论分析基本吻合。不同运行状态下,基波和各次谐波幅值及相角误差精度均满足IEC60044-8标准规定。改进后的三阶埃特金插值计算量小、精度高,在微机测量装置中易于实现,适于实际应用。     

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.     

改进的时域同步插值算法在基于TDA谐波和间谐波测量中的应用

时域同步插值可以解决非同步采样下多周期FFT谐波与间谐波测量的精度问题,但多周期窗口化会引起插值点跑位且插值计算量较大.文中提出了一种改进的时域同步插值算法,通过计算理想插值点的跑位数来确定其对应插值区间,并对相应的步长比例因子进行修正,解决了跑位问题;采用递推的方法求解步长比例因子,减少了插值运算量.仿真结果表明,该算法结合时域平均(TDA)运用于谐波和间谐波测量,非同步采样情况下仍有着较高的精度.     

基于二次插值理论的电子式互感器数据同步的研究

首先介绍了电子式互感器的数据同步问题,并针对线性插值的同步算法进行了分析,指出了该算法的不足之处。在此基础上,提出了基于二次插值理论的同步算法,并进行了误差的理论和仿真分析。结果表明,二次插值同步算法可以有效提高同步的精度,尤其在包含高次谐波的数据同步方面,优势极为明显。二次插值同步算法符合IEC60044-8的误差要求,微机测量装置中易于实现,适于实际应用。     

基于二次插值理论的电子式互感器数据同步的研究

首先介绍了电子式互感器的数据同步问题,并针对线性插值的同步算法进行了分析,指出了该算法的不足之处.在此基础上,提出了基于二次插值理论的同步算法,并进行了误差的理论和仿真分析.结果表明,二次插值同步算法可以有效提高同步的精度,尤其在包含高次谐波的数据同步方面,优势极为明显.二次插值同步算法符合IEC60044-8的误差要求,微机测量装置中易于实现,适于实际应用.     

应用改进的布莱克曼插值算法精确估算介损角

使用谐波分析法对介质损耗因数进行在线监测时,由电网频率波动引起的非同步采样会给系统测量带来很大误差。为实现介质损耗角的高精度测量,笔者结合现在数字信号处理芯片的处理能力,提出了加布莱克曼窗的插值DFT修正算法来分析介损的测量,并根据介损角的定义进一步对由插值算法得到的介损进行了修正。仿真结果表明,该算法得到的介损误差较小,精度受频率的波动影响较小,对介质损耗角的在线测量有一定的参考价值。     

应用于电力谐波分析的改进插值算法

频谱泄漏是加窗插值傅里叶变换算法测量误差的主要来源,可通过加高阶窗抑制误差,但二次谐波及其他弱谐波的估计精度仍难显著提升,且带来复杂的频谱表达式和频率分辨率的损失。针对上述问题,提出一种改进插值算法。通过加低阶的sine窗函数,将传统离散傅里叶变换(DFT)平移1/2个谱线间隔到Odd-DFT域插值修正。利用相对频偏在所求谐波分量上减去其他分量的长程谱泄漏干扰之和,再进行插值修正,获得更精确的相对频偏。循环迭代若干次,用于抑制频谱泄漏对估计精度的影响。推导了修正公式,给出了算法流程,在不同环境下进行仿真分析,得出合理的迭代次数。研究结果表明,该算法的测量精度较传统加窗方法更高,并且弱谐波的估计精度得到提升,所需的采样时窗更少,提高了测量精度,满足电网测量的需要。     

基于插值理论的准同步算法在谐波检测中的应用研究

当今对谐波的检测已有多种方法,不同的方法各有自己的优缺点.本文在分析比较主要检测方法优缺点之后,根据加窗插值的快速傅立叶算法的误差特点,估测出电网中的基频,然后用此基频的整数倍采样频率对含有谐波的电网信号进行准同步采样,再利用快速傅立叶变换估测各谐波参数的方法.仿真结果表明该方法的测量精度明显优于加窗插值的快速傅立叶算法.准同步采样可以减少采样周期,进一步提高算法的实时性.     

基于插值FFT算法的电力系统频率高精度测量

介绍了一种基于插值FFT算法的测量电力系统频率的高精度方法.分别对原始信号为纯基波、含有谐波以及分别改变谐波含量和相位等几种情况进行了仿真,并与傅里叶算法的测量结果做了比较.结果表明,插值FFT算法在各种情况下都有很高的精度,采样不同步对该方法的影响也很小.该方法运算速度快,计算精度高,易于硬件实现,能够满足电力系统实时测量的要求.     

基于改进基波相位分离法的介质损耗角测量

基波相位分离法计算量少、需要的采样时间短、计算结果精确度高,是介损角测量的有效算法。介绍了该算法的原理,提出了基于梯形插值积分的改进算法,用仿真和实验验证了改进算法的有效性。同时对改进算法计算误差随信号频率、采样频率、量化位数、介损角真实值、3次谐波、直流分量等参数变化的情况进行了仿真分析,所得结论对该算法在介损角测量中的应用有一定的参考意义。     

基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法

在高压电气设备介损角在线监测中,由于存在工频周期信号的非同步采样和截断现象,从而造成利用FFT算法计算介损角产生较大的误差。本文分析了非同步采样造成的FFT算法的泄漏效应,提出了一种基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法。该方法采用相关Blackman窗对系统电流与电压信号进行加权,然后利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,最后根据电流与电压的基波相位差来计算出介损角。仿真结果表明该算法有效地克服了非同步采样和截断造成的介损角测量误差,并且能够大大降低信号频率波动、高次谐波对介损角测量精度的影响。