一种基于综合DFT和Prony算法的谐波与间谐波分析方法

针对传统频域谐波测量方法存在的时域分析局限性,提出了一种综合频域(FFT)和时域(Prony)的谐波与间谐波分析方法。首先对谐波与间谐波信号进行离散傅里叶变换(DFT),获取信号的频谱范围,据此选择Prony算法的采样率,并依据信噪比选取Prony算法的模型阶数。然后基于Prony算法得到信号中各谐波与间谐波分量的频率、幅值、相位和衰减因子。最后基于能量系数筛选得到主导次谐波与间谐波分量,通过基于Prony的数据重构得到主导次分量的时域变化趋势。实测数据分析表明,所提分析方法可以准确得到主导次谐波与间谐波分量的时域指标和变化趋势,实用性较强,为事故准确溯源分析提供了有效手段。     

多功能宽频测量装置的设计与实现

针对电力电子化电网电气量的宽频特征,设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化,该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频（间）谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型,可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力,兼顾平稳和非平稳工况,实现0~2 500 Hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测,为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据。文中实现的多功能宽频测量装置已通过测试并试点应用。     

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SVD-MMVDR和Prony算法的间谐波参数估计

提出了一种基于SVD-MMVDR算法与普罗尼(Prony)算法相结合的谐波间谐波参数估计方法。SVD-MMVDR算法具有频率分辨力高,所需数据少的特点,可以准确地计算出信号源中谐波及间谐波的个数和频率值,然后利用Prony算法中的总体最小二乘法估计出谐波间谐波的幅值和初相角。仿真以及电弧炉模拟系统试验证明,基于SVD-MMVDR算法与Prony算法的谐波间谐波参数估计方法切实可行,在存在噪声的情况下,该方法也能够准确地计算出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。     

采用改进Prony算法的电力系统故障暂态信号分析

为提高对含有谐波、间谐波和衰减直流分量的电力系统故障暂态信号的分析精度,提出基于改进Prony算法的暂态信号分析方法。Prony算法的模型具有能较准确描述故障暂态信号特征、直接提取信号频率的优点。先采用差分算法滤除衰减直流分量并对高频信号进行放大以提高Prony算法的分析精度,利用Prony算法对信号中含有的频率分量进行估计,以确定神经网络的神经元个数和训练的初始值。将各频率分量的频率作为神经网络训练待定的权值,同时估计各频率分量的频率和幅值。仿真结果证明了所提方法的快速性和有效性。     

基于Prony算法的次同步谐振检测方法

提出一种可实时检测次同步谐振SSR(sub-synchronous resonance)的方法。基于电气量测量的思想,采样瞬时电流作为检测量。首先对采样电流信号进行滤噪处理,接着利用Prony算法进行分析,辨识出次同步分量的幅值,观察其在连续时间段上的变化规律,进而判定次同步谐振发生与否。此外介绍了Prony算法具体的实现步骤、噪声的处理方法以及Prony算法用于次同步谐振检测的性能优势。最后在IEEE第一标准测试系统模型上进行仿真,试验结果证明了基于Prony算法的次同步谐振检测方法的有效性。     

基于多路信号联合去噪的Prony谐波检测法

针对传统Prony算法易受噪声干扰且同一区域内多路电能质量信号存在相关性的特点,文中提出了一种基于多路信号联合去噪的Prony谐波检测算法,实现在较强噪声条件下的谐波准确检测。首先,采用中心频率法和轨迹相似度法改进多元变分模态分解（MVMD）算法;其次,利用改进的MVMD算法联合分解相关联的多路信号,提取出主导模态分量并重组为适宜Prony分析的稳定信号;最后,对稳定信号进行Prony分析得到初步的谐波参数,通过阈值筛选和人工鱼群全局寻优,得到准确的谐波检测参数。仿真实验表明,改进的MVMD去噪算法的输出信噪比为37.3,高于VMD去噪法（33.2）和小波去噪法（32.8）,去噪效果更优;文中算法谐波检测结果的误差总体小于传统Prony算法,具有谐波检测准确度高、同时计算多路信号的特点。     

基于K-ESPRIT的快速宽频测量方法

随着电力系统中电力电子装置渗透率越来越高,电气量的宽频特性越来越显著,并引发了新的涉网稳定问题,对电力系统信号的监测频带范围和响应速度提出了新的要求。因此,提出了一种快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。利用空间谱估计的"超分辨率特性"实现了短时间窗的宽频测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。最后,在硬件上实现该方法,通过仿真测试、硬件测试以及现场测试,验证了所提方法的有效性。     

Prony算法在谐波、间谐波参数辨识中的应用

准确有效地确定信号中各次谐波及间谐波分量的参数,对于改善电能质量具有重要的意义。文中提出了一种应用于谐波和间谐波在线参数辨识的Prony算法改进方案。该方案由于使用QR分解算法求解方程组,减小了算法的计算耗时,提高了算法的稳定性。其次文中提出了自适应采样频率的方法、模型阶数和时间窗的选取原则,以及提取真实频率成分的可靠方法,使Prony算法具有更高的辨识性能和可靠性。经过电弧炉电流信号的分析说明,文中所提出的方法可以大大缩短Prony算法的计算耗时,提高Prony算法在线谐波参数辨识的可靠性。     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用Prony算法计算.Matlab仿真表明该方法频率分辨率和精度优于加窗插值,相对传统Prony法不需要估算信号个数,能有效消除伪谱的影响.     

面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置

快速实时测量宽频相量对于宽频振荡抑制有着重要意义。然而,已有宽频相量测量装置主要面向监测类应用,响应速度慢。研制了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法,实现多模式宽频相量测量;采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间;通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。通过性能测试发现,所研制的宽频相量测量装置响应速度快、准确度高,能满足宽频振荡抑制等应用对相关性能的要求。     

一种自适应同步相量测量方法

近年来,电力系统中电力电子设备的大规模应用使电气信号呈现出宽频带、高噪声、动态过程复杂等特征。同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)是电力系统动态过程有效监测手段,如何在上述条件下实现准确、快速测量至关重要。该文提出一种自适应同步相量测量方法。该方法通过分析动态相量模型参数在系统典型静动态条件下的行为规律,提出相量行为识别方法。针对不同的相量行为,采用不同计算时间窗,在不影响动态响应速度的前提下,提高测量精度与抗谐波、噪声的能力。进一步揭示系统动态条件下相量模型参数与测量误差的线性关系,提出动态相量计算修正方法。提出的自适应相量测量方法已在实际PMU装置上实现。经实验室测试分析表明,该方法可在各种复杂条件下具有较好的测量精度与响应速度。     

基于复带通滤波的智能电表量测算法及其DSP实现

智能电网中光伏、风电等分布式电源通过电力电子接口接入电网将对电网电能质量造成影响,尤其在分布式电源孤网运行时将致使网络中出现谐波、间谐波以及频率波动,进而影响电表的测量精度。针对智能电网高级量测体系(AMI)中对智能电表的要求,研究了一种基于高斯窗函数复带通滤波智能电表量测算法,该方法具有良好时频局部化特性,可以有效抑制频率波动、谐波、间谐波对于基波电气参数测量的影响。进一步地,在高性能的数字信号处理器平台(TMS320C6713DSK平台)上实现该量测算法,在测量基波电气量的同时还具有可进行电能质量监测的优点。测试结果表明,该算法可以在频率波动以及含背景谐波、间谐波条件下准确测得各待测电压电流波形的基波电气参数及电能计量数据,具有实时性好以及计算精度高等优势。     

基于电容器投切的电网谐波阻抗测量

投切电容器是测量电网谐波阻抗的常用操作方法,利用投切电容器后的暂态电压、电流分量进行离散傅里叶分析可计算电网公共耦合点处的谐波阻抗。TLS-ESPRIT算法可对投切电容器后的电压、电流同时进行去噪和滤基波处理,得到准确的暂态电压、电流分量。相对于Prony算法,TLS-ESPRIT算法抗噪声干扰能力强,且其能更准确辨识模态参数。仿真验证了TLS-ESPRIT算法在基于电容器投切的电网谐波阻抗计算中的有效性。     

电力系统宽频测量装置技术规范解读及应用展望

高比例新能源和高比例电力电子设备的接入，产生了大量间谐波信号，并引发一系列宽频域振荡事件，严重影响了电网的运行安全，现有测量技术局限于工频信号测量，无法实时监测宽频振荡等间谐波信号。文中以《电力系统宽频测量装置技术规范》发布为契机，介绍了宽频测量技术的提出背景、装置功能定位及相关术语定义，从宽频信号的采样频率、数据测量、宽频振荡监测、数据传输以及数据录波等方面讨论了宽频测量装置的功能和性能，论述了装置工程应用的方案、应用场景和应用展望，总结了标准制定中存在的问题及下一步研究方向，为宽频测量装置的工程应用提供指导和参考。     

一种计及衰减直流分量干扰的动态同步相量 测量算法

动态同步相量测量在电力系统动态行为监测中发挥着重要作用.但是当电力系统发生故障时,故障电流中存在的衰减直流分量,会严重影响动态同步相量测量的准确性.对此,提出了一种动态同步相量测量新算法.具体实现上,将衰减直流分量近似表示成一个较低频率的动态余弦分量,再基于频域采样定理,构建含基波分量和动态余弦分量的故障电流信号模型,进而形成了相应的动态同步相量测量新算法.仿真测试结果表明,存在衰减直流分量干扰下,所提出的动态同步相量测量新算法比基于泰勒信号模型的测量算法准确,而且计算量小,适合于在线应用.     

基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计

由于传统Prony算法对谐波与间谐波的检测易受噪声影响,为了提高参数估计精度,准确提取谐波和间谐波的频率、幅值和相位,提出了一种基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计方法.该方法主要思路是先用数学形态学构建形态滤波器去除噪声,可以克服传统Prony算法对噪声敏感的不足;然后再将去噪拟合后的谐波信号进行改进Prony分析.该方法针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性参数的求解过程,对比小波消噪求解谐波各参数的方法优化了去噪效果.通过MATLAB对谐波信号进行编程分析,发现该方法在噪声情况下仍能得到较高精度的谐波与间谐波幅值、频率和相位参数估计,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于改进PSO-Prony算法的谐波和间谐波分析

针对传统的谐波和间谐波检测方法受噪声影响较大这一问题,提出了一种有效的抑制噪声影响的方法。通过分析噪声条件下传统Prony算法在谐波和间谐波特征参数检测中存在的局限性,并根据噪声对谐波和间谐波信号的频率检测结果影响较小,对幅值检测结果影响较大的特点,提出了基于PSO算法和Prony法的谐波和间谐波检测新算法PS0-Prony算法。通过仿真分析表明,该方法准确有效,对不同强度的噪声都有较好的抗噪效果,为电力系统谐波和间谐波分析提供了一种新方法。     

基于TLS-ESPRIT和PRONY算法的间谐波分析

提出一种总体最小二乘法——旋转不变技术信号参数估计(TLS-ESPRIT)和Prony算法相结合的间谐波分析方法。通过TLS-ESPRIT算法估计电网信号中谐波和间谐波的个数及频率,然后应用Prony算法估计幅值和相位。仿真结果表明:该方法无需数据同步采样,克服了传统Prony算法易受噪声影响的缺点,频率分辨率高,能够在较低信噪比下准确估计出谐波和间谐波参数。     

基于PAC平台的高精度宽频测量装置研制

随着新能源和新技术设备并入,给电网带来大量的谐波、间谐波和功率振荡污染,影响供电系统和用电设备的安全稳定运行。在此针对原有同步相量测量装置不足,并结合当前精确监测的新要求,研制了一种基于可编程自动控制器(PAC)平台的高精度宽频测量装置。该装置以高速采样为基础,运用宽频通信协议、快速傅里叶变换(FFT)修正算法和高速采样技术,能够对电网中宽频域范围内基波、谐波、间谐波和功率振荡信号进行实时动态监测。基于PAC平台的高精度宽频测量装置通过了多项监测试验。试验结果表明,应用于变电站的高精度宽频测量装置可以顺利完成数据的精准采集、计算、上送、存储、分析和实时通信等功能,可满足电力电子化电网运行监测的需求。