基于三角自卷积窗的介损角高精度测量算法

采用快速傅里叶变换(FFT)进行介损角测量时,非同步采样所引起的频谱泄漏造成介损角测量误差较大.为减小这类误差,本文提出了一种基于三角自卷积窗的插值FFT介损角测量方法.三角自卷积窗旁瓣下降快,能有效减少频谱泄漏对介损角测量的影响.采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权,再运用插值FFT算法求解信号相位参数,可得到较高精度的介损角测量值.对基波频率波动、介损真值变化和谐波注入比例变化等情况下的介损角仿真实验验证了本文算法的准确性和有效性.     

基于时域准同步的介损角快速测量算法

非同步采样下,快速傅里叶变换方法(fast Fourier transform,FFT)算法不可避免地存在频谱泄漏和栅栏效应影响,且采集数据量多,计算量大。为了实现介损角的快速、高准确度测量,该文提出并建立一种基于时域准同步的介损角测量方法,利用准同步采样算法精确估计采样信号的基波频率,采用牛顿插值法对电压、电流采样信号进行插值重构,获得时域准同步采样序列,通过FFT频域分析和等效电路模型求解实现介质损耗角的精确计算。这种介损角测量算法不需要利用窗函数和谱线插值算法,能有效改善FFT的频谱泄漏和栅栏效应影响,采集数据量少,算法简单,便于嵌入式系统实现。仿真实验验证了算法的准确性。     

五点加权FFT介质损耗角测量算法的研究

电气设备绝缘介质损耗角(介损角)的实时检测,可以为设备的绝缘监测提供可靠依据。采用FFT算法进行介损角测量时,因非同步采样会造成频谱泄漏,从而影响介质损耗角的测量精度。笔者分析了FFT算法的频谱泄漏效应,在此基础上采用了5点加权FFT算法实现对介损角的检测。该算法对信号傅里叶变换后所得序列中5个点进行加权运算,从而减小了频谱泄漏误差,提高了介损角的测量精度。通过仿真给出了该算法在频率波动、3次谐波变化、采样频率变化、采样点数变化、直流分量变化、介损角理论值变化、初始相角变化及白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,验证了该算法的有效性。     

提高介损角测量准确性的滤波新算法

针对电力系统中容性设备介质损耗角正切（tan δ）的测量,在末屏电容分压绝对测量条件下,提出了应用窄带通半周波傅里叶算法的tan δ值在线测量方法。容性设备母线电压和末屏分压原始值经过零、极点配置法设计的窄带通滤波器处理后,由半周波傅里叶算法分别提取其基波分量电压相角,计算tan δ值。该算法所需数据窗长度比基波相位分离法短,能够快速计算tan δ值;并对直流分量和偶次谐波分量起到了良好的抑制作用。算例结果表明,此算法与传统的基波相位分离法、一阶差分后半波傅里叶算法有相近的结果,并且所需数据量小,满足了在线监测的准确性和实时性要求。     

基于双窗apDFT的高精度电容器介损角辨识算法

介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是反映电力电容器质量的重要特征参数,精准地实现DLA辨识为电容器的早期故障诊断提供可靠数据支撑.当采样频率存在偏差或电网频率波动时,采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)对DLA进行辨识会因频谱泄露和栅栏效应而降低测量精度.提高DLA辨识精度的根本途径在于改善采样信号的频谱泄露效应,故采用三角自卷积窗(triangular self-convolution window,TSCW)函数对数据进行全相位预处理,对新形成的数据段分别进行DFT得到全相位DFT(all-phase DFT,apDFT)谱分析结果.进而,利用改进的时移相位差法对谱分析结果进一步校正,再从中提取电压和电流相位差而得到精度更高的DLA辨识算法.由于该算法克服了各次谐波对基波的干扰,因而比传统加窗插值DFT的DLA辨识算法精度更高.仿真对比实验表明,该算法能实现对DLA的准确辨识且受噪声、频率偏移等干扰的影响较小.最后,将算法应用于实际电路的DLA辨识,验证了算法的有效性和高辨识精度.     

介损角测量中非同步采样算法的研究

介绍了基波相位分离法测量介质损耗角的原理,指出了目前的软件同步采样措施难以实现真正的同步采样,并通过推导得出非同步采样条件下的基波相位分离法的算法。使用本算法,在测量时可以以固定采样率进行采样,不必根据电网频率调整采样间隔。仿真结果表明,该算法具有很高的精度。     

介损角测量中非同步采样算法的研究

介绍了基波相位分离法测量介质损耗角的原理,指出了目前的软件同步采样措施难以实现真正的同步采样,并通过推导得出非同步采样条件下的基波相位分离法的算法.使用本算法,在测量时可以以固定采样率进行采样,不必根据电网频率调整采样间隔.仿真结果表明,该算法具有很高的精度.     

介质损耗角的算法研究分析

针对介质损耗因数的测量原理,介绍了一些常见算法的基本特点,并重点研究了正弦波参数法、过零点电压比较法、傅里叶变换频谱分析法三种高精度算法,通过数字仿真计算比较了三种算法的性能,为介质损耗角的计算方法提供依据。     

介损角的非同步采样算法及其应用

分析了介质损耗角数字化测量的原理、算法及存在的问题.提出了一种非同步采样条件下采用基波相位分离法的补偿算法,即采用等时间间隔对电压、电流信号进行采样,同时对信号周期波动产生的误差进行补偿,并介绍了基于该算法的测量系统的硬件实现方案.仿真和试验结果表明该算法在增加较少运算量的同时提高了介质损耗角的测量精度.     

基于余弦自卷积窗的高精度介质损耗角测量算法

介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是高压电容器件预防性试验的重要组成部分,实现DLA的精准测量对电力系统稳定运行具有重要意义。在非同步采样和非整数周期截断情况下,利用加截断窗插值算法来提高快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测DLA的精度;在分析余弦窗函数频谱特性的基础上,提出通过卷积运算并以8项余弦窗为母窗构造余弦自卷积窗(cosine self-convolution window,CSCW)函数;再基于双谱线插值算法原理,推导出2阶CSCW函数的双线插值校正公式,并由此提出了高精度DLA测量方法,精度对比实验表明,该算法能高精准地提取信号相位参数。最后,将加CSCW双谱线插值FFT算法应用于电容型器件的DLA测量,验证了算法的有效性和高精度。     

基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法

在高压电气设备介质损耗角在线监测中,DFT算法用于介质损耗角(介损角)测量时,系统频率的波动所造成的非同步采样将会产生泄露效应,从而会影响介损角测量精度。文章详细地分析了DFT算法非同步采样造成的泄露效应,提出了一种基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法。该算法采用Hanning卷积窗对电流和电压信号进行加权,利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,根据电流与电压的基波相位差计算出介损角。通过仿真给出了该算法在电压频率波动和白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,通过分析验证了该算法的有效性。     

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。     

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。     

一种用于谐波测量的全数字同步采样算法

提出了一种用于高精度谐波测量的全数字同步采样算法,其原理是根据电网的基波频率动态地调整过采样模数转换器（ADC）中抽取电路的抽取率,使得抽取后的系统采样频率可以跟随基波频率的变化而变化。与传统的模拟锁相环（PLL）和软件同步采样算法相比,该算法完全由数字电路实现,更加节省硬件面积,适合于数模混合系统的应用开发。文中给出了一个包含delta-sigma ADC、频率测量模块、抽取率控制单元和64点快速傅里叶变换（FFT）计算引擎的、用于实际混合系统芯片设计的Simulink仿真模型。对于采样频率是1.638 4 MHz、带宽是1.6 kHz（可计量31次谐波）的谐波测量系统,在电网频率波动±5%的条件下,同步采样后基波和谐波有效值误差分别小于0.001%和0.02%。     

加Blackman-Harris窗插值算法仿真介损角测量

为了更好地将加布莱克曼-哈里斯(Blackman-Harris)窗插值谐波分析法用于介损角测量,仿真分析了该算法及其在信号频率、3次谐波、直流分量、采样频率、A/D量化位数、采样时间长度、介损角真实值、白噪声及脉冲噪声变化时计算所得介损角误差的变化。仿真结果表明,频率波动时算法误差很小且稳定;算法随3次谐波分量的增加误差有很微小的增加;算法随直流分量的增加变化不显著;算法随A/D量化位数的增加误差减少,≥10位的量化位数能满足精度要求;随采样频率的增加误差稍有下降,但趋势不明显;随采样长度增加误差减少,0.1s的采样时间长度足够;介损角误差与真实值的关系不大;随白噪声和脉冲噪声含量的减少误差减少,对白噪声和脉冲噪声信噪比约80 dB能满足要求。     

基于加窗插值谐波分析法的容性设备介损角测量研究

谐波分析法是容性设备介损角在线提取的常用方法,而谐波分析法的基础——离散傅里叶变换(DFT)存在的频谱泄露和栅栏效应会影响介损角测量的效果。本文通过对不同窗函数数谱分析及比选的基础上,提出了基于汉宁窗插值算法的容性设备介损角提取方法。首先获取电压、电流信号离散序列,求取汉宁窗修正式,并修正基波频率,然后求取修正后的电压电流相角,最后公式计算求出介质损耗角。通过仿真验证,表明了该算法具有较高精度且稳定性较好,对于基波频率波动、采样频率变化及白噪声均有较好的测量效果。     

基于希尔波特-黄变换的介损数字测量算法

准确提取基波电压和电流信号是检测介质损耗因素的关键。提出了一种新的介质损耗因数检测算法,采用希尔波特-黄变换(HHT)对试品电压和电流信号进行检测,通过经验模态分解法(EMD)提取信号的固有模态函数(IMF),再进行Hilbert变换,得到各自的瞬时频率,由瞬时频率进行介质损耗因数的准确检测。该算法无需同步采样,可以实时提取测量电压、电流信号的基波成分。仿真结果表明,HHT受采样数据长度、频率跟踪误差的影响较小,在非同步采样的情况下,具有良好的应用特性,能有效提高介质损耗因数检测的准确度。     

基于加汉宁窗的FFT高精度谐波检测改进算法

大量非线性元件的应用导致电网谐波问题愈发严重,快速傅立叶变换（FFT）在非同步采样条件下难以实现谐波的精确检测,通过加窗插值可以改善FFT算法的准确度。根据信号加Hanning窗离散频谱的衰减特性,提出一种高精度改进算法。该算法通过对加窗信号的离散频谱序列进行特定的多项式变换,进一步减轻各次谐波频谱之间的互相干扰,继而应用插值运算推导出各次谐波频率、幅值和相位的高精度校正公式。对该算法与Hanning窗和Blackman-Harris窗插值FFT算法进行Matlab仿真对比,验证了该算法具有更高的分析精度。对电容器谐波电流的实验研究进一步证明了改进算法的有效性。     

一种基于FFT的实时谐波分析算法

采用FFT算法进行电力系统谐波分析很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响谐波分析的效果。通过对频谱泄漏机理的详细分析,导出了信号实际频谱和泄漏频谱之间的关系,在此基础上提出了一种利用相位差校正信号频率来恢复实际频谱的改进算法。该算法只需要较短的采样数据长度,就能达到较高的计算精度,具有延时小、响应速度快等特点,避免了常用的加窗插值算法通过延长数据采样长度来提高计算精度的缺点,在实时性方面有较大的优势。     

采用数据拟合算法在线监测介损角

在线监测介质损耗角(简称介损)是评估电容型设备绝缘状况的重要手段.针对介损在线监测传统算法的误差,提出了一种数据拟合算法,以直流分量幅值、基波频率、基波和谐波分量幅值以及初相角为优化对象,用数学模型来拟合电流、电压的采样数据.利用小波分析对信号进行降噪处理,去除随机噪声分量,并采用傅里叶测频修正电网实际频率,以此提高拟合精度.仿真结果显示,该方法的介损测量误差精度可达到,在电网频率波动情况下,与传统的谐波分析法相比,具有较好的可行性和优越性.