基于递推FFT算法与不间断采样的电力谐波分析

提出了递推FFT算法,对标准FFT算法结构进行了改进,使其运算由集中变为不等量地分配在采样间隔内进行,在采样频率较高、采样窗口较长的情况下,仍可实现对被测信号的不间断采样与FFT分析。采用PLL(锁相环)来实现采样窗口与被测信号周期的同步。采用高速DSPTMS320C32-60执行递推FFT算法,得出了实际运行时间的结果,为被测信号不间断采样分析的实现提供了应用依据。     

非稳态下电力谐波分析的改进FFT方法

频率偏差以及间谐波等的存在制约了非稳态下电力谐波分析的准确度,而传统FFT算法容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响.分析了余弦函数窗频谱特性,并提出基于余弦偶次幂窗改进FFT的非稳态谐波分析方法.在改进的FFT方法中运用最小二乘拟合法推导信号基波与各次谐波的频率、幅值和相位计算修正公式.仿真结果表明:提出的方法能有效减小基波频率波动以及间谐波的影响、提高谐波参数的计算准确度,适合于非稳态条件下的谐波分析.嵌入式系统应用验证了算法的正确性.     

适用于数字化保护的改进递推傅里叶算法

傅里叶算法的非递推形式计算量大,限制了其在数字化保护中应用;递推形式虽然计算量大幅减小,但有限字长效应引起的误差和计算过程中的截短误差都会在递推过程中产生累积,严重影响计算精度和长期运行稳定性。在分析递推形式累积误差来源及特点的基础上,研究了一种递推形式与非递推形式交替计算的改进递推傅里叶算法,以达到尽量减小累积误差的目的。同时,采用加权乘积项分布、同步计算技术,使改进算法的计算量比持续递推算法仅增加2次加法,保持了递推算法的固有优点。改进算法已经应用于智能站母线保护和站域保护等需要接入大量模拟量装置的开发,数字仿真结果和样机长期运行测试结果表明改进算法有效减小了累积误差影响,相比非递推计算形式,计算量大幅降低。     

电力系统碳排放流的递推算法

碳排放流理论为电力系统中碳排放责任的分摊提供了新的视角。基于节点碳势计算中的邻接特性,文中提出了电力系统碳排放流的递推算法,论述了递推算法的基本原理及计算过程。然后,分析对比了递推算法和已有的直接算法的特点和适用性,并进一步将二者结合,提出了碳排放流的协同计算流程。最后,以简单电力系统为分析对象,具体说明了所提递推算法的递推过程。并以IEEE 24节点系统和挪威2 383节点系统为例,测试了递推算法在实际电力系统应用中的有效性。     

智能保护算法的研究

介绍了目前在电力系统智能保护算法中广泛研究的几种算法,包括傅氏算法及其改进算法;最小二乘法及其递推算法;小波分析算法.文中详细介绍了这几种智能保护算法尤其是改进的傅氏算法,最小二乘法递推算法,小波分析算法的内容、应用场合及优缺点,并展望小波分析和傅氏算法相结合的新方法.最后通过对这些算法分析、比较,在需要快速切断的场合下,得出更优智能保护算法是改进的傅氏算法,最小二乘法递推算法.     

一类半波对称FFT改进算法与电网谐波分析

在深入分析快速傅里叶变换(FFT)方法的基础上,针对一类电网信号具有半波对称性的特点,提出了一种改进的FFT算法.该算法对于只含奇次谐波分量的一类半波对称波形,省去了偶次谐波分量的计算.因此,改进算法的计算量是传统FFT的一半,大大节省了运算时间,提高了谐波分析速度.论文详细推导了算法公式,设计了完整的计算流程,并通过...     

一种消除衰减直流分量影响的改进DFT递推算法

分析了傅里叶算法中衰减直流分量引起的误差,推导了精确的误差计算公式,并据此对传统傅里叶算法的计算结果进行修正,提出了改进的傅里叶递推算法.算法递推计算基波和谐波参数,不需计算衰减直流分量的幅值和衰减时间常数,数据窗仅为一个周期再加两个采样点.对电力系统中含有两个衰减直流分量的故障电流进行分析和仿真,结果表明,算法得到的基波和各次谐波分量具有较高的精度,计算量小,响应速度快,易于实现,有着良好的应用前景.     

基于递推算法的海量COMTRADE数据计算并行化

针对海量暂态数据交换通用格式(COMTRADE)数据计算时,由于基础算法和串行编程造成的效率瓶颈,经过试验和改进,优选出了可适应快速计算的递推全波离散傅里叶算法、加窗递推全波离散傅里叶算法和能滤除直流分量的可递推算法。在这3种递推算法的基础上,提出了海量通道数据计算并行化框架,此框架为避免伪共享效应所引起的效率损失,在每个计算线程内对参与计算的每个通道提供了一个独立的"通道高速缓存队列",并提供基于下标映射的虚拟块数据访问机制,形成递推算法可直接访问的窗口数据映射块。试验证明,此递推算法和并行化框架相结合可大幅提升计算效率,并且可随着CPU核心数的增加和计算数据量的加大,获得线性加速比。     

基于FFT的傅里叶算法在微机继电保护中的应用

传统的微机继电保护算法中,一般使用梯形算法[1]来计算周期信号的直流分量和各次谐波的系数,此方法计算比较复杂.本文提出了一种基于FFT的算法.该算法利用FFT可以由输入序列直接计算出输入信号的直流分量和各次谐波的幅值和相角的特点,大大简化了谐波分析的计算.与梯形算法相比,该算法具有精度高、计算量小、更易在数字信号处理器上实现等优点.因而可以取代梯形算法来计算谐波系数.针对FFT计算,还介绍了正弦信号采样频率的选择方法.     

基于递推DFT同步相量测量算法的研究

为了减小测量误差,设计一种计算量小、采样精度高、可同时测量相角、频率和幅值的方法,笔者分析了同步相量的主要测量算法和现有同步相量测量方法.由传统的DFT算法引入计算量少的递推傅里叶算法,通过变换得到一种改进型递推离散傅里叶算法,并给出频率测量的方法,对同步向量测量进行误差分析,并提出改进措施和方案.实验由高精度和可调节...     

改进的时域同步插值算法在基于TDA谐波和间谐波测量中的应用

时域同步插值可以解决非同步采样下多周期FFT谐波与间谐波测量的精度问题,但多周期窗口化会引起插值点跑位且插值计算量较大.文中提出了一种改进的时域同步插值算法,通过计算理想插值点的跑位数来确定其对应插值区间,并对相应的步长比例因子进行修正,解决了跑位问题;采用递推的方法求解步长比例因子,减少了插值运算量.仿真结果表明,该算法结合时域平均(TDA)运用于谐波和间谐波测量,非同步采样情况下仍有着较高的精度.     

一种混合递推的DFT相量测量算法

电力系统的稳定、安全、经济的运行需要快速准确地采集实时的电压和电流的有效值(幅值)与相位.然而,电网的频率是波动的,使采样很难做到对被测信号进行整周期截断,FFT算法的栅栏效应和泄漏现象,将导致明显的测量误差.提出一种混合递推的DFT相量测量算法.首先,利用频谱修正法获得精确的电网频率,然后采用相量校正算法纠正误差.通过滑动数据窗的递推算法提高了计算效率和时间响应,仿真证实了所提算法是有效和可行的.     

基于卡尔曼算法的有源滤波器谐波检测方法

提出了有源滤波器谐波检测的一种新方法。这种方法是以卡尔曼算法为核心,利用状态方程和递推方法对当前过程状态进行实时估计。MATLAB仿真证明基于卡尔曼算法的有源滤波器谐波检测方法实时性好,与FFT变换法相比精确度有一定的提高。     

一种改进的Flat-top窗电力系统谐波分析算法

快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）是电力系统的谐波分析最常用、最容易实现的方法。但由于实际电网频率波动,FFT算法很难实现同步采样,谐波分析精度受到频谱泄漏与栅栏效应的制约。分析了Flat-top窗的旁瓣特性,建立了一种改进的加Flat-top窗FFT算法。通过分段校正方法,当频率偏移量小时,使用计算量小的加Flat-top窗FFT算法;当频率偏移量大时,利用相位差校正法对幅值进行插值修正。仿真结果表明：改进的Flat-top窗相位差校正法有效地抑制频谱泄漏和栅栏效应,     

基于改进FFT的介损角计算方法

为了提高在非同步采样情况下电气设备介损角δ测量的准确性,在δ计算中引入了改进FFT算法。该算法通过对信号傅立叶变换后所得序列中3个点的加权运算减轻了频谱泄漏,提高了信号频率偏离理想频率时计算所得δ的精确度,且算法简单、计算量少,与FFT非常接近。在信号取样的采样时间为0.1s,频率为1kHz,量化位数为12,电压信号中3次谐波分量为基波分量的5%,直流分量为基波分量的1%时仿真分析了信号频率、3次谐波、采样频率变化时FFT算法和改进FFT算法计算所得δ:使用改进FFT算法后频率偏离理想频率0.5Hz时误差从约6×10-3减到约7×10-5rad;3次谐波与基波比值在0～1波动时,FFT算法误差在3×10-3～1.3×10-2rad变化,改进FFT算法误差<1.2×10-4rad;采样频率在0.4～2.4kHz变化时,FFT算法误差接近3.5×10-3rad,改进FFT算法误差<4×10-5rad。计算时间FFT算法需240.1μs,改进FFT算法需要241.5μs,二者很接近。故算法具有高精度、快速、稳定的性能。     

基于改进的能量算子的电压闪变参数估计

电压闪变是电能质量的重要指标,而闪变测量需要提取闪变调幅波包络.提出了一种可以精确估计电压闪变调幅波的方法,使用Teager-Kaiser能量算子方法提取闪变包络,用改进的快速傅里叶变换(FFT)分析包络得到其相应的幅值、频率.考虑到FFT在非同步采样时的误差,选用旁瓣性能优良的Nuttall窗和精度较高的三谱线插值法改进FFT.给出了相应的算法公式步骤,并通过仿真试验证明所提方法的准确性和有效性.该方法计算量小,并具有较高精度,易于硬件实现.     

基于函数映射的FFT谐波分析的研究

因为免除了等待和倒序操作,从而使递推实现的FFT在谐波分析中更具有实时性,已呈现出取代常规FFT的趋势。本介绍了一种递推实现的FFT算法——基于函数映射的FFT算法的原理和程序过程,进行了其应用于谐波分析的全面性能评估。通过与基于离散Hartely变换的谐波分析的性能的比较,发现尽管两的系统误差相同,但它的频谱噪声底线稍低于后,频谱泄漏优于后,且更易于硬件实现。     

基于改进FFT的合并单元计量性能校验算法研究

采用常规FFT算法作为合并单元计量性能校验仪的算法时,由于频谱泄漏和栅栏效应,比差和相差不满足0.05级的准确度要求。针对这一问题,在常规FFT的基础上,提出了加Hanning窗的单谱线插值FFT算法和加Blackman窗的双谱线插值FFT算法这两种改进FFT算法,在LabVIEW平台上对这两种算法和常规FFT算法进行仿真比较,仿真结果表明,加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的计算准确度最高,更适合用于合并单元计量性能校验。最后在国家高压计量站对合并单元计量性能校验仪进行了校准试验,测试数据表明校验仪满足0.05级准确度要求,从而验证了加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的有效性和可行性。     

改进加窗插值的电力系统谐波分析方法研究

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力系统谐波分析的主要方法,但电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性.加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度.对(FFT)的泄漏原因进行了分析.通过对卷积窗的谐波理论分析与研究,提出了一种基于三角自卷积窗的加窗改进方法.     

解微分方程算法的改进及应用研究

对解微分方程算法做了改进,通过数字仿真计算验证了改进后算法的优良估计性能,并且把它与递推最小二乘法、全周傅立叶算法作了比较,并根据各算法的估计性能特点,提出了一种具有反时限特性的距离保护算法的实现方案。