基于小波变换和三点法的基波频率测量

小波变换可以在非同步交流采样情况下,提取畸变信号中的基波分量,但检测结果存在少许误差。三点法可通过任意三个等间隔检测点提取正弦信号频率,但检测点误差会严重影响测频精度。对三点法误差的数学机理进行分析发现,合理的选择检测点之间的间隔可以使结果误差最小。极值分析和牛顿迭代法可被用来近似计算最优检测点间隔。通过误差的抑制和个别较大误差结果的剔除,小波变换能与三点法结合对电网中畸变信号的基波频率进行高精度检测。仿真算例证明本文算法精度要优于小波变换与过零法或极值法结合的算法精度。     

基于三点法的电网频率检测误差抑制的最优算法

为减小滤波和采样装置误差对频率检测三点法精度带来的影响,利用极值分析法对三点法的误差数学机理进行了讨论。根据误差机理发现,合理的选择检测点之间的间隔可以使结果误差最小。牛顿迭代法可被用来离线估计最优检测点间隔。通过误差抑制和少数结果奇异点的剔除,即使电网基波信号存在少许误差,其频率仍可被高精度检测。仿真结果的畸变率曲线证明了本文研究的有效性。     

基于三点法的电网频率检测误差抑制的最优算法

为减小滤波和采样装置误差对频率检测三点法精度带来的影响,利用极值分析法对三点法的误差数学机理进行了讨论。根据误差机理发现,合理的选择检测点之间的间隔可以使结果误差减小。牛顿迭代法可被用来离线估计最优检测点间隔。通过误差抑制和少数结果奇异点的剔除,即使电网基波信号存在少许误差,其频率仍可被高精度检测。仿真结果的畸变率曲线证明了其有效性。     

检测系统的测试误差及对仪器设备的要求(续完)

4旋转变压器测试系统误差分析旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。它主要用于三角运算、座标变换和角度数据传输系统,也可用在角度-数字转换装置中。一般来讲,由旋转变压器组成的系统精度比控制式自整角机高。本文对旋转变压器的精度试验即电气误差和函数误差的测试系统进行误差分析,所得结论同样适用于交轴误差和线性误差的测     

容栅传感器误差的功率谱分析

在实验测试和生产实践相结合的基础上，通过对容栅传感器综合精度误差的功率谱分析，找出误差规律中误差值较大点的位置，并在理论上对数显卡尺示值误差检定方法中标准检测点位置的选取进行阐述，在实践应用中取得了一定的效果。     

一种计及零注入电流的PMU量测线性状态估计方法

为充分利用相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)数据进一步提升状态估计精度,提出一种完全基于PMU量测数据的线性加权最小二乘状态估计方法。该方法将联络节点的零注入电流作为虚拟量测。由于最小二乘法的实质是通过量测冗余度提高状态估计精度,因此,虚拟量测的引入提升了冗余度,从而能够提高估计精度。利用IEEE39节点和IEEE118节点系统进行仿真,结果表明完全基于PMU量测的线性状态估计与传统非线性状态估计和混合量测状态估计方法相比能够有效提高估计精度和计算速度。此外,利用IEEE39节点测试系统对量测变换误差进行了比较研究,结果表明提出的方法量测变换误差明显小于SCADA量测变换误差,有助于提升估计精度。     

基于EEMD和BPNN的动态误差溯源研究

针对动态测试系统在测试过程中存在误差导致精度损失的问题,提出了一种基于集合经验模态分解和BP神经网络的动态误差溯源方法.该方法在全系统动态精度理论的基础上,首先通过EEMD对动态测试系统输出总误差进行分解,对分解得到的单项误差进行希尔伯特变换,分析误差信号的幅频特性,然后采用BP神经网络拟合溯源.通过仿真分析,结果表明该方法可以有效地追溯到动态测试系统中误差产生的模块,并且偏差精度达到10-2,比经验模态分解的方法溯源效果更好,避免了EMD存在的模态混叠等问题,具有可行性和应用性.     

基于PIC单片机的电能表时钟误差分析仪的研究

电能表的时钟精确与否将直接影响电能表的精度，因此必须对电能表的时钟误差进行分析。利用PIC单片机实现了复费率电能表误差分析仪的设计。通过多周期同步测频法提高了测量的精度。从系统硬件组成和软件设计思想分别对系统加以介绍。系统实现了复费率电能表误差的快速、准确检定。     

自适应递推傅氏算法和实时测频新算法的比较分析

为比较自适应递推傅氏算法和电力系统实时测频新算法的优劣,介绍了两种算法的原理,并从实验硬件装置误差、谐波及非周期分量的干扰和采样时间间隔等方面对两种测频方法进行了对比分析.通过实验验证了两种算法的准确性,并发现自适应递推傅氏算法的测量值精度略高于实时测频新算法的测量值精度.实际频率值越接近50Hz,测频精度越高.     

基于加窗递推DFT算法的快速相位差校正法研究

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正.为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用间隔一个采样周期的两次DFT变换计算其对应离散谱线的相位差.由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小计算精度高,为了提高计算精度,采用加Blackman-harris窗截断,结合Blackman-harris窗的幅值修正系数公式可以准确校正幅值.为进一步提高计算速度,在计算幅值修正系数时还利用了嵌套形式的三次样条函数.通过仿真计算结果可以看出,频率误差小于0.000 1 Hz,幅值误差小于0.02%,相位误差小于0.5%,具有较高的精度.     

联合三相锁相环和优化三点法的供电频率高精度测量算法

针对客运专线电能质量检测装置中频率测量算法精度低、计算量大和精度易受谐波成分影响等不足,提出一种以三相锁相环和三点法为核心的高精度频率算法。该方法利用三相锁相环提取频率信号,可有效克服频漂,减少所提取频率信号与理论基波信号间的偏差。详细推导了三点法求频率所带来误差的理论原因,进而得到误差抑制程度最佳时的采样点间隔,最终通过最小二乘法拟合得到频率值,进一步抑制了算法检测的误差。经多次实验证明,联合三相锁相环和优化三点法求取频率的方法,其精度和效率均优于传统频率检测算法。     

基于采样频率自适应的高精度谐波分析软件算法

采样不同步产生的同步误差是造成频谱泄漏和影响谐波分析准确性、检测精度的重要原因。本文提出一种基于采样频率自适应技术的软件算法,通过采样数据计算得到信号较为准确的实际频率,并根据实际频率动态调整采样的时间间隔,实现采样频率的自适应,从而减少同步误差,降低频谱泄漏的影响。该软件算法实现简单,精度较高,对于频率变化较缓慢的电力信号能够明显地提高测量精度。仿真结果验证了算法的特性,给电力系统高精度谐波分析提供了一种有效的方法。     

A software sampling frequency adaptive algorithm for reducing spectral leakage

Spectral leakage caused by synchronous error in a nonsynchronous sampling system is an important cause that reduces the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement. This paper presents a software sampling frequency adaptive algorithm that can obtain the actual signal frequency more accurately, and then adjusts sampling interval base on the frequency calculated by software algorithm and modifies sampling frequency adaptively. It can reduce synchronous error and impact of spectral leakage; thereby improving the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement for power system signal where frequency changes slowly. This algorithm has high precision just like the simulations show, and it can be a practical method in power system harmonic analysis since it can be implemented easily. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University, 2005, 32(6): 5–8 (in Chinese)     

基于卡尔曼滤波的高精度弹道滤波算法研究

在弹道轨迹估计中,卡尔曼滤波算法是一种普遍使用的算法,常规卡尔曼滤波算法适用于线性离散系统.对于非线性离散系统模型,为了提高滤波的精度,减小系统模型误差以及未知的量测噪声和过程噪声统计特性对滤波精度的影响,提出了一种带有噪声统计估计器的拟线性最优平滑滤波算法.将该算法应用到弹道系统模型中,对弹道轨迹进行滤波估计.通过计算机建模仿真改进的算法和传统的拟线性最优平滑滤波算法,得到的实验结果表明,改进后的算法可以减小由于系统模型不精确带来的误差,很大程度上提高了弹道轨迹滤波估计的精度.     

基于多项式逼近的单峰谱线插值算法在间谐波分析中的应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的间谐波参数值。现有单峰谱线插值算法可以提高间谐波频率、相位和幅值的计算精度,但修正公式计算复杂,影响检测精度。为此,文章提出了一种基于多项式逼近的单峰谱线插值算法,利用距间谐波频点最近的单根离散频谱幅值估计出待求间谐波的幅值,并利用多项式逼近方法推导出幅值、频率及相位的修正公式,基于该方法,推导了一些常用窗函数的修正公式。通过与现有单峰和双峰谱线插值算法在噪声情况下的仿真比较,证明了该方法易于实现,能有效减小估计偏差,提高数据检测精度。     

基于序列判决和相位排序的GLRT最优序列检测算法

为了实现平坦衰落信道中正交调制信号的最优非相干序列检测,提出了一种新的广义似然比检验的最优非相干序列检测算法,对于瑞利衰落信道,算法等价于最大似然非相干序列检测器。首先得到在第n个时隙的关于信息符号xn的判决,并根据判决在给定的相位区间内的改变形成一个判决序列;然后对判决序列发生改变处的相位进行排序,从而识别出对应区间上的目标序列;理论分析结果表明,提出的BFSK最优序列检测可应用于现代射频识别系统中采用FM0信号的最优非相干序列检测。仿真实验结果表明,提出的最优序列检测算法有与传统的ML相干序列检测算法相比拟的误码率/误符号率(BER/SER)性能,与传统的穷举搜索方法相比,大大降低了计算复杂度。     

基于嵌入式系统的非同步采样高精度谐波检测

电网工频时变将导致固定采样率下的非同步采样现象,降低谐波检测精度。A类谐波测量仪器通过硬件锁相克服了该问题,但高昂的价格使其难以广泛应用于实际工程。在嵌入式系统中通过合理的算法校正非同步采样结果,实现谐波的准确测量,能够有效降低设备成本。首先分析频谱泄漏抑制条件与多点变换谐波测量算法特性,研究不同变换点数对频谱的影响,推导在不同采样条件下的最佳变换点数选择式。其次提出优先计算基波及低次奇次谐波频率的平均参考工频优化算法,进一步改善了整体计算效果。最后在STM32嵌入式系统上实现了算法。模拟数据计算及LED灯谐波检测实验结果均验证了在非同步采样下,基于该算法的嵌入式系统谐波测量的高精度性与高可靠性。     

基于视频序列图像的车辆测速研究

基于高速公路移动测速设备的测速模式,本文提出了一种基于视频序列图像的车辆测速实现方法,通过测定固定时间间隔的两帧连续序列图像中目标车辆的相对位移实现车速的测定,运用车道划分、车辆定位判别的思想提高了测速的精度,对车道划分前后的速度测量误差进行了分析,并指出了实际测速时需要注意的几个关键点.实验结果表明,该方法能较为精确地测量出车辆的实际行驶速度,克服了传统测速方法的多种不足,在高速公路移动测速等场合具有较好的实用价值.     

基于Blackman自乘-卷积窗的FFT谐波检测算法

电网中存在的大量谐波严重影响着电力系统的安全稳定运行,快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法被广泛应用于电网谐波的检测,由于存在频谱泄漏和栅栏效应导致谐波参数检测的误差较大,通过加窗函数和插值算法可以提高FFT算法的精度。对窗函数进行自乘和卷积运算可以改善旁瓣性能,以Blackman窗作为母窗,进行自乘和卷积运算,提出了Blackman自乘-卷积窗,该窗函数具有较优的主瓣和旁瓣性能。结合三谱线插值算法,推导出频率、幅值、相位的插值修正公式。采用Blackman自乘-卷积窗和其他余弦窗对含弱幅值信号的复杂信号进行对比仿真,验证了Blackman自乘-卷积窗三谱线插值算法在检测弱幅值信号时依然具有很高的精度,对含白噪声的信号进行仿真,验证了该算法对谐波信号参数检测的相对误差较小,抗干扰能力强。