九点变换改进FFT高精度谐波分析方法

快速傅里叶变换(FFT)广泛应用于电力系统的谐波测量中.由于同步采样和整周期截断难以实现,FFT算法存在的频谱泄漏和栅栏效应严重影响谐波检测的准确性.文中分析了信号频谱衰减特性,提出一种基于九点离散频谱序列变换的谐波检测算法,将离散频点做九点变换,减小频谱泄露造成的基波及各次谐波频谱间的相互干扰,继而通过插值估算得到高精度的谐波参数.仿真结果表明,在非同步采样和非整数周期截断条件下,运用本文算法计算得到各次谐波的幅值的相对误差小于0.0027%,相角相对误差小于0.013%,并能有效克服频率波动对频谱分析的影响.     

IEC框架下非同步采样时的谐波和间谐波测量方法

基频非同步采样时,离散傅里叶变换/快速傅里叶变换(DFT/FFT)频谱会发生泄漏现象,谐波、间谐波频谱相互干扰而影响测量结果,传统的加窗插值方法忽略了其他分量对关注分量的长程泄漏影响。文中首先在IEC框架下对加Hanning窗的信号进行频谱变换,使其他分量的侧瓣上相邻谱线相位差为180°,利用相邻谱线的矢量和消除长程泄漏对关注分量的影响,从而提出了谐波、间谐波分组测量和精确测量方法,实现了谐波、间谐波具体参数的测量。在此基础上提出了邻近谐波、间谐波分离方法,并进一步通过逐次剔除已知分量在关注谱线上的频谱泄漏值来提高测量精度,当非同步采样且不增加采样数据长度时,有效解决了谐波、间谐波相隔很近时无法准确分离测量的难题。仿真和工程数据均验证了所提方法在IEC框架要求下测量的实时性和有效性。     

基于混合卷积窗三谱线插值的谐波分析方法

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在谐波检测分析中被广泛应用,但因非同步采样和非周期截断信号,会产生频谱泄漏和栅栏效应问题,导致谐波测量出现误差.为提高谐波测量的准确度,提出用Hanning窗和Kaiser窗运用卷积运算构成一种新的混合卷积窗函数的三谱线插值FFT的谐波检测方法.仿真...     

采用小波变换的有效值和频率测量方法

讨论了对含谐波的正弦电压(电流)采样值直接进行小波变换计算基波、谐波电压(电流)的有效值及频率的方法.频率测量中,应用数字测频法对极值点法进行改进.利用小波变换算法对短时间信号进行分析,得到了很好的测量结果.仿真结果表明,在理想采样的情况下(采样过程不存在同步误差),利用小波变换的方法可以对有效值和频率进行准确的测量.     

一种由间谐波估计电压闪变参数的简便方法

提出一种基于离散插值傅里叶变换估计电压闪变的新方法,在检测间谐波的同时估计出闪变参数.该方法以IEC61000-4-7推荐的测量环境为前提,用一种非同步采样下的奇数频点插值修正方法检测畸变信号中各分量的频率、幅值和相位,能够在插值的同时抑制旁瓣泄漏;由电压闪变公式通过三角函数变换得到调幅波-间谐波对的双边带特性;考虑电...     

基于旋转因子变换的频点能量插值谐波检测算法

IEC标准采用10周波组或子组算法来测量谐波和间谐波,其缺陷是无法精确测量各分量的频率、幅值和相位参数,且在非同步采样时有较大误差。通过对IEC标准下非同步采样的信号进行频域旋转因子变换,根据变换后的频点能量分布,从能量角度提出了基于旋转因子变换的频点能量插值算法,消除了非关注分量对计算分量的旁瓣干涉,实现了谐波、间谐波准确辨识和精确测量。仿真结果验证所提算法的有效性,并具有优良的抗噪性能,能满足IEC标准和工程测量要求。     

基于S变换的间谐波检测算法研究与仿真分析

间谐波是反映电能质量的一个重要参数,其测量算法有多种。研究了一种基于改进S变换的间谐波检测方法,它是一种短时傅里叶（STFT）和连续小波（CWT）变换相结合的时频分析法。与STFT相比,S变换的窗口高度、宽度都可随频率调整;与CWT相比,实现了相位的修正,提高了间谐波的测量精度。本文在MATLAB平台上对稳态信号、非稳态信号以及不同信噪比时的信号进行了仿真分析,给出了间谐波的频率和幅值测量精度。     

电网谐波和间谐波数字化检测方法及应用

电网谐波和间谐波的实时精确检测的重要性日益突显。文中按平稳信号和非平稳信号的划分,论述用于谐波和间谐波检测的傅里叶变换法和小波变换法、S变换、人工神经网络法、谱估计法以及希尔伯特-黄变换法,并指出各种检测方法的优缺点及其应用。最后对各种检测算法进行了总结和展望。     

基于插值FFT算法的间谐波分析

间谐波是非整数倍基波频率的谐波信号.间谐波除了具有一般谐波信号的特性外,还会影响谐波补偿装置,因此准确检测间谐波的参数对于电力系统具有十分重要的意义.快速傅立叶变换在非同步采样情况下存在着较大的误差,因而无法直接获取准确的间谐波参数.为了减小非同步采样的影响,提高间谐波分析精度,提出了基于加窗插值FFr算法的间谐波参数估计,分析和推导了基于Rife-Vincent（Ⅲ）窗的间谐波频率、幅值和相位的估计公式.在此基础上,对插值公式作适当修改,可以进一步提高分析精度.仿真结果表明：改进后的算法在非同步采样时,对电网间谐波和谐波参数的估计具有很高的精度,有利于电力系统中谐波参数的准确获得.     

IGG法和扩展傅里叶结合的间谐波分析

为获得准确的间谐波信号的频率分布估计值,提出了基于中国科学院测量与地球物理研究所的IGG(Institute of Geodesy & Geophysics,Chinese Academy of Sciences)法扩展傅里叶变换的间谐波分析方法.扩展傅里叶变换利用变换基函数代替传统离散傅里叶变换DFT(discrete Fourier transform)中的指数基部分,构造间谐波信号模型的目标函数,通过迭代对原始数据进行近似拟合;然后利用IGG算法迭代过程具有良好的抗粗差能力和可靠的收敛性等特点,求解上述目标函数.通过仿真验证,该方法具有超频率分辨和抗干扰特性,而且无需同步采样和过长的采样数据,因而在电力系统谐波测量中有较大的应用价值.     

基于小波变换提高短时闪变严重度计算精度的方法

通常采用离散傅里叶变换(DFT)对闪变信号进行分析,鉴于DFT固有的频谱泄漏和栅栏效应导致应用DFT计算短时闪变严重度Pst精度不高的缺点,提出了一种基于小波变换提高Pst计算精度的方法.其核心在于利用DFT和离散傅里叶逆变换(IDFT)克服Mallat算法存在的频率折叠问题;对单一频率的闪变信号,采用对原始采样数据隔点抽样的方式减少小波分解与重构的计算量,对于多频闪变信号,给出了减少Mallat算法能量泄漏的频率选择范围,形成DMallat(DFT-Mallat)算法.应用DMallat算法对电压波动信号进行特征提取,改善频率、幅值等电气参数的计算精度,进而提高Pst的计算精度.通过与DFT计算Pst的对比仿真实验,结果表明了所提算法的有效性和适用性.     

离散分数阶Fourier变换的阶数分解算法

分数阶Fourier变换在科学计算和工程中有广泛应用前景,但现有的离散分数阶Fourier变换（DFRFT）缺乏有效的快速算法。本文给出了一种采用阶数分解的DFRFT算法,由特定阶数DFRFT的加权和可得到任意分数阶域的DFRFT,权系数由DFTHermite本征值和附加零构成序列的离散Fourier反变换（IDFT）得到,且在搜索最佳分数阶域的过程中仅需计算一次IDFT,无需重新计算其所有变换核,从而可有效减少运算量,适合于应用在分数阶域的多分量信号检测和滤波处理中,仿真结果表明了该算法的有效性。     

OFDM系统中基于DCT的信道估计迭代算法

提出了一种基于离散余弦变换(DCT)的正交频分复用系统(OFDM)的信道估计算法。该算法是一个迭代过程,首先计算导频子载波处的信道响应,然后通过DCT变换域的低通滤波器有效地抑制了加性高斯白噪声(AWGN)和载波间干扰(ICI)的影响,全部子载波上的信道估计由扩展的离散余弦逆变换(EIDCT)得到。利用DCT的特性,该算法消除了基于离散傅里叶变换(DFT)的信道估计方法中的混叠效应,使得OFDM系统在移动条件下能够很好地工作。仿真结果表明了基于DCT的信道估计迭代算法的有效性。     

基于三端法的HHT行波故障测距研究

输电线行波故障定位的技术关键在于提高捕捉故障行波波头信号到达时间的精确度以及行波波速度的确定。小波变换(Wavelet Transform,WT)是目前主要采用的波头识别算法,而希尔伯特-黄变换(HilbertHuang Transform,HHT)作为分析非平稳和非线性信号一种强大的工具值得深入研究,文章提出了基于三端测距法的HHT行波测距方法。采用Simulink建立输电线路仿真模型,通过haar、db4小波和HHT分析对比,结果表明HHT能更有效地提高故障定位精度,且克服了小波变换需要选择小波基函数和分解尺度的缺点。     

High impedance fault protection in transmission lines using a WPT-based algorithm

This paper proposes a new algorithm for High Impedance Fault (HIF) protection, in high voltage transmission lines, with the aid of Wavelet Packet Transform (WPT). The new scheme uses the HIF-induced distortion of voltage and current waveforms to detect HIF and discrimination of the fault location, respectively. The algorithm is based on a recursive method, which adds up the absolute values of high frequency signal coefficients, generated over one last cycle. Application of the proposed algorithm to the pilot protection schemes is also discussed. The proposed method is evaluated by Electro Magnetic Transients Program (EMTP) simulation studies. Several simulations, which are performed using an appropriate HIF model, bring about results which assess the proposed technique accuracy in identifying HIF in overhead transmission lines. A comprehensive simulation study shows the efficiency of the proposed protection scheme from the viewpoints of dependability and security.     

基于改进加窗插值FFT的高精度谐波与间谐波检测算法

大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数次和非整数次谐波（称为间谐波）,传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）算法基于同步采样的方式,不适用于非整数次谐波的检测分析。频谱泄漏现象是由于有限长信号的傅里叶变换与理想傅里叶变换的不同而产生的。为了消除频谱泄漏,提出了基于余弦窗的插值FFT算法,给出了K项余弦窗插值的参数估计通式,并对矩形窗和汉宁窗的插值算法通过实例进行了验证。结果表明,基于汉宁窗的插值算法在基波频率偏离额定值或者大量间谐波存在的情况下,都能在非同步采样下准确地检测出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。同时该算法也和其他非同步采样方法进行对比,结果表明,该算法较文献中方法具有精度高、计算复杂度降低的优点。     

基于曲波变换的彩色图像零水印研究

提出了一种基于曲波变换的彩色图像零水印构造和检测算法。利用原图像进行USFFT算法的曲波变换（Curvelet Transform）和离散余弦变换（DCT）得到的系数进行二值化处理,构造具有一定鲁棒性的水印,解决了水印嵌入时鲁棒性与隐蔽性之间的矛盾,更好地保护了原图像信息。该算法通过抗攻击测试和识别测试,证明其具有性能稳定、可行性高的特点。     

基于单节点重构改进小波包的电力系统谐波分析算法

在传统小波包算法中,虽然提高了频率分辨率,但是各子带存在产生虚假频率成分的情况,应用于电力系统谐波分析将产生严重的频率混叠现象。应用单节点重构改进小波包快速算法,利用快速傅里叶变换（FFT）和快速傅里叶逆变换（IFFT）对各子带信号进行处理,并调整滤波器组使子带频带顺序排列。通过仿真实例将改进算法的结果与传统算法进行对比,结果证明,改进算法能更有效地避免重构信号中的频谱混叠和交错现象。     

应用复小波变换对电力变压器局部放电超高频信号去噪研究

以电力变压器超高频局部放电在线检测系统为例,提出了一种基于复小波变换技术的分离局部放电超高频信号和噪声的方法;研究了三步骤去噪算法,对其最优复小波的选择、复小波分解阶数的确定及其阈值算法的选取作了重点研究。针对不同的噪声给出了不同的阈值算法——惩罚阈值法和SURE法的阈值选取能方便地捕捉噪声范围内存在信号分解的微小的细节信息,而普通阈值法和渐进SURE法的阈值选取能有效地去除噪声;最后,给出了在线去除局部放电超高频信号噪声的步骤和方法。结果表明:利用复小波变换技术,抑制电力变压器超高频在线监测的局部放电信号中的噪声是一种极为有效的优化方法。     

基于Watson模型的改进QIM盲水印算法

2007年,LiQ.和CoxIJ.提出了一种基于离散余弦变换的自适应QIM算法。该算法为保存水印图像需在嵌入水印后对值进行四舍五入取整,造成误差最大达0.5。针对这一问题,利用小波变换的特点,结合Watson感知模型,提出了一种改进的QIM盲水印算法。该算法使用小波分解原始图像,利用Watson感知模型计算并自适应选取量化步长,生成重构图像,微调重构图像,产生水印图像,在小波域中值的误差最大0.25。该算法提取水印时,只依赖Watson模型重新计算的量化步长,不依赖原始图像或原始水印信息,该算法是盲检测算法。实验仿真结果表明:改进算法在抗加性高斯白噪声攻击、JPEG压缩攻击、中心裁剪攻击、中值滤波和伸缩比因子变化等方面都比原算法有更好的性能。