基于Prony算法的谐波和间谐波频谱估计

电力系统中,准确有效的确定信号中的各次谐波分量及间谐波信号,对于改善电能质量有着重要意义.在分析间谐波特性基础上,提出了一种基于Prony算法的信号分解法.该方法将指数变换的时频特性与谐波信号特性描述相结合,可以提供各种分量的特征指标,如频率、幅值、相位等,并利用最小二乘法得到高精度的拟合.经过电弧炉模拟系统试验证明,Prony 算法在谐波和间谐波信号分析中,可提供有效、准确的分析结果.     

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。     

分治策略在确定主导谐波和间谐波中的应用

提出一种基于分治策略的确定主导谐波和主导间谐波的算法。该算法借鉴了快速排序的思想,在分析间谐波特性的基础上,对各个谐波或间谐波分量进行排序,得到线性序列,并利用元素选择的方法确定要分析的主导谐波或间谐波分量。实验结果表明,该算法能准确、有效地确定主导谐波和间谐波。     

一种新的谐波、间谐波参数估计算法

加窗插值算法是谐波、间谐波分析的常用方法,能显著提高谐波检测精度.以单峰谱线插值算法为例,分析了常规插值算法的不足,并提出了相应的解决方法.首先,提出一种用多项式逼近求极值的谐波、间谐波频率估计算法,减小了求取频率校正系数的计算复杂度;其次,考虑邻近谐波、间谐波间频谱泄漏的影响,利用矩阵求逆的方法修正谐波谱线的幅值和相位;最后,对所提算法进行了仿真研究,结果表明,本文算法在频率波动和白噪声干扰下都能准确地估计谐波参数,有效地提高了谐波的检测精度     

宽频测量装置两种谐波/间谐波算法比较

新能源发电大规模入网,造成电力系统电能质量问题.宽频测量装置可监测谐波/间谐波的含量,但谐波/间谐波的测量在工程实现中目前存在两种方案,有争议.介绍了这两种方案的实现方法和各自的局限性,供后续工程参考.     

一种应用原子分解和加窗频移算法分析频率相近谐波/间谐波的方法

针对含有频率相近谐波/间谐波成分的电力系统复杂信号,提出一种原子分解与加窗频移算法相结合的分析方法。首先对待分析信号进行加窗并应用快速傅里叶变换对加窗信号进行频谱分析,搜索幅值谱线的峰值,通过频域谱线的相位特性判断峰值谱线是否存在主瓣干扰。若存在主瓣干扰,使用原子分解算法在峰值谱线频率的一定邻域范围搜索最匹配的原子成分,提取受到主瓣干扰的谱峰谐波或间谐波参数。若不存在主瓣干扰,则使用加窗频移算法对峰值谱线进行频移,消除非同步采样造成的误差,获得谱峰谐波或间谐波参数。循环上述过程依次获得各谐波/间谐波的参数。算例表明本文方法可有效处理频率相近的谐波/间谐波信号。     

一种电力系统谐波与间谐波频谱互扰抑制方法研究

用离散傅里叶变换分析电力系统谐波和间谐波时,各成分间的频谱干扰是引发分析误差的主要原因。提出了一种基于加窗时域平均的谐波间谐波分离分析法。该方法首先对采样信号进行加窗处理,对加窗后的离散信号进行时域平均,滤波得到拟谐波信号,对拟谐波信号做离散傅里叶变换,得到各次谐波参数。用原始采样信号减去拟谐波信号,得到差分信号,对其时域序列末尾补零加密其频域谱线,峰值搜索求得间谐波参数。该方法能够有效实现谐波和间谐波在时域的分离,抑制其在频域相互干扰;间谐波间的干扰及正负频率成分间的干扰同样可以得到有效的抑制。     

一种新的电力系统谐波间谐波两步检测法

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法。IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析。对于各次谐波,利用邻近谱线抵消手段抑制了间谐波对其频谱的干扰;间谐波的时域对应TDA后的差分信号,考虑到各间谐波频谱之间的干扰及栅栏效应,通过加窗双谱线插值提高间谐波检测精度;当某一间谐波频率与谐波频率较为接近时,提出加窗TDA法抑制拟谐波偏差信号主瓣对间谐波的影响。通过仿真分析表明,在同步采样条件下,此方法对于谐波和间谐波有着较高的检测精度。     

一种新的电力系统谐波间谐波两步检测法

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法.IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析.对于各次谐波,利用邻近谱线抵消手段抑制了间谐波对其频谱的干扰;间谐波的时域对应TDA后的差分信号,考虑到各间谐波频谱之间的干扰及栅栏效应,通过加窗双谱线插值提高间谐波检测精度;当某一间谐波频率与谐波频率较为接近时,提出加窗TDA法抑制拟谐波偏差信号主瓣对间谐波的影响.通过仿真分析表明,在同步采样条件下,此方法对于谐波和间谐波有着较高的检测精度.     

基于频域滤波的间谐波在线检测算法

在线实时检测谐波、间谐波的幅值和相位等参数是改善电网电能质量的基础,而在线检测技术的关键是计算速度和精度.针对基波和谐波对间谐波频谱泄漏的影响,提出一种基于频域滤波的间谐波在线检测算法.该算法将信号分为基波、谐波与间谐波,先采用双峰谱线修正算法计算出谐波及基波参数,并在频域将谐波以及基波信号滤除,消除其对间谐波的频谱干扰后,再进行间谐波检测.该算法在保证测量精度的基础上,只需计算1次FFF（fast Fourie transform）,显著降低了算法所需的计算量,易于在电能质量实时在线监测装置中应用.在Matlab中比较了不同采样周期下的普通双峰谱线修正算法、基于时域和频域滤波的改进算法,验证了所提出算法的精度和计算速度.     

A Precise and Adaptive Algorithm for Interharmonics Measurement Based on Iterative DFT

A precise and adaptive algorithm for interharmonics detection based on iterative discrete Fourier transform (DFT) is proposed. First, an objective function is defined as the squared error between the transform of the signal in rectangular window based on kernel function, and the Fourier transform of the signal in infinite time domain. Then, the kernel function is obtained by solving the differential equation which minimizes the objective function. On this basis, the transform of the signal in rectangular window based on kernel function is obtained. Moreover, practical formulas to calculate the parameters of harmonics and interharmonics in electric power systems are presented. The proposed method has three distinguished features, first, it is able to measure interharmonics in time because the sampling time is only six periods of fundamental wave, second, it is not affected by asynchronous sampling, and third, it is only slightly affected by white noise. In addition, the frequency resolution can be adjusted adaptively by changing the number of frequency points. Some simulation examples are given to demonstrate the precision, effectiveness, feasibility, and robustness of iterative DFT algorithm.     

基于快速傅里叶变换的谐波和间谐波检测修正算法

详细分析了FFT算法的频谱泄露和栅栏现象,研究了非同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,在此基础上提出了修正算法。该算法通过对FFT算法做简单变换,减少了频谱泄露误差,利用频域插值算法对谐波和间谐波分开进行分析检测,抑制了谐波和间谐波之间的相互干扰。结果表明,与直接运用FFT算法相比,提出的电力系统谐波和间谐波检测方法具有检测精度高和响应速度快的特点。     

基于插值FFT算法的间谐波参数估计

间谐波是频率介于两个谐波之间的信号。间谐波除具有一般谐波信号的特性外 ,还会严重影响现有谐波补偿装置 ,使谐波补偿失败 ,因此准确检测间谐波的参数具有十分重要的意义。讨论了间谐波的特点及检测方法 ,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波参数估计 ;讨论了窗函数的选择规则 ,推导了分析窗宽度的估计公式 ,以及基于Hanning窗的间谐波频率、幅值和相位的显式估计公式。仿真结果证明 ,该算法对电网间谐波和谐波的幅度、频率和相位的估计在一定条件下具有很高的精度。     

基于Root-MUSIC和支持向量机的间谐波参数估计

为准确地检测电力系统中间谐波信号的参数,提出基于求根多重信号分类法(Root-MUSIC)和支持向量机(SVM)的间谐波参数估计方法。首先对采样数据构成的自相关矩阵进行特征分解,利用信号子空间和噪声子空间的正交性求得谐波和间谐波的个数及频率;然后通过支持向量机算法对间谐波信号的幅值和相位进行回归估计。Matlab仿真结果表明:该算法在低信噪比下频率估计准确,利用支持向量机在处理小样本数据上的优势,有效的提高了幅值和相位估计的精度。     

基于TLS-ESPRIT算法和支持向量机的间谐波检测

由于间谐波具有在频域广泛分布、幅值相对于基波和谐波较小、周期难以确定等特点,因此间谐波的检测难度很高,要求能够尽量限制非同步采样对检测精度的影响。现代谱估计算法由于对同步采样没有要求,频率分辨率高等特点被广泛地用于电力系统谐波与间谐波检测中,由于其只能准确的估计信号的频率,不能很好的估计信号的幅值和相位,在实际应用中受到很大限制,而支持向量机如果要准确的估计信号的频率、幅值和相位,计算量很大。基于以上特点,将支持向量机(SVM)与总体最小二乘旋转不变(TLS-ESPRIT)算法结合起来,先用TLS-ESPRIT算法准确估计信号频率分量,再用支持向量机方法估计信号的幅值和相位,通过三个算例分别讨论了该方法在相邻信号、多信号等情况下的检测情况,证明该方法切实可行,能准确检测出间谐波的各种参数,并且比单独使用支持向量机计算量小。     

基于VMD-SWT联合算法的谐波/间谐波检测

针对现有电力系统谐波/间谐波检测方法中提取精度不高、对噪声敏感的问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)和同步挤压小波变换SWT(synchrosqueezing wavelet transform)的谐波/间谐波检测新方法.首先对含有谐波/间谐波的信号进行连...     

基于自适应最优核时频分布理论的间谐波分析新方法

间谐波是非整数倍基波频率的谐波信号,对电网的危害日益严重,因此,准确地分析间谐波的特征对电力系统具有十分重要的意义。提出一种基于自适应最优核时频分布理论的间谐波分析新方法。自适应最优核时频分布理论是一种现代信号处理方法,它是采用非线性变换处理非平稳信号的时频分析方法。文章首先对信号求取模糊函数,并在模糊域采用自适应最优高斯核函数来抑制交叉项,然后求模糊函数的二维傅里叶变换,从而得到仅有自项分量的时频分布。该法用于多分量、时变的含有间谐波的信号分析,具有很好的时频聚集性,强自适应性和抗噪声性能,且不受交叉项的影响,时间–带宽积几乎可以达到Heisen-berg不确定性原理给出的下界。仿真结果表明了该方法的有效性。