压缩感知动态测试信号模型与电能表动态误差测试*

文中针对智能电能表动态误差的高效测试问题,分析了长时间范围内复杂动态负荷信号幅度域的快速随机波动特性,建立了压缩感知伪随机动态负荷测试信号的模型,采用Hadamard矩阵和降采样矩阵结合的测量矩阵构建方法,确定了该测试信号的模型参数,提出了压缩感知测量信号的产生方案。采用试验方法,对比给出了压缩感知和m序列动态测试信号条件下电能表动态测试的误差数据。研究结果表明相比较于m序列伪随机测试信号,压缩感知动态测试信号的动态误差测试效率提高了4倍。     

基于FPGA伪随机序列发生器设计

伪随机序列广泛应用于密码学、通信、雷达、导航等多个领域,本文提出了一种基于FPGA的伪随机序列产生方法,应用移位寄存器理论从序列的本原多项式出发,获得产生该序列的移位寄存器反馈逻辑式,结合FPGA芯片结构特点,在序列算法实现中采用元件例化语句,算法运用VHDL语言编程,以Altera的QuartusⅡ软件为开发平台,给出了序列的仿真波形。序列的统计特性分析表明：该方法产生的序列符合m序列的伪随机特性,验证了算法的正确性。     

基于FPGA的高速伪随机序列发生器设计

随着现代通信系统处理的最大数据速率的不断提高,需要高速的伪随机测试信号发生器。通过对m序列生成原理的研究,提出了一种基于FPGA的高速伪随机序列产生的方法。该方法基于m序列的采样定理和移位相加性,并行产生多组初始相位不同的m序列,最后通过模2加法器获得高速的m序列。从m序列的基本原理出发,给出了实现该高速m序列发生器的硬件设计,并用ModelSim软件对其进行仿真。实验结果表明,使用该方法实现的伪随机序列发生器,结构简单、速度快。     

伪随机序列发射电路设计与实验

伪随机序列具有良好的频域特性,介绍了伪随机序列产生,给出了n阶伪随机序列的波形图,设计了伪随机序列发射电路,并测试了电路的输出电压和电流波形,验证了本设计的可行性。     

基于并串转换的多通道高速伪随机序列发生器

研制了一款通用的多通道高速伪随机序列发生器.该发生器基于FPGA利用并串转换和时钟树技术实现,包含4个并行的通道,跳变速率智能可调,且伪随机序列有多种选择,可以为m序列、伯努利序列等等.同时对高速信号进行了信号完整性仿真,经测试,设计的高速伪随机序列发生器生成的伪随机序列波形和仿真结果相吻合,正负取值的幅度误差小于100 bmV,最小脉冲宽度为0.5 ns,跳变速率可达2 Gbps.该伪随机序列发生器可作为混频信号用于调制宽带转换器系统中,也可用于通信、雷达、超声波测距等领域.     

基于VHDL全状态伪随机序列发生器的设计

针对全状态伪随机序列发生器设计过程中如何选择反馈函数的难题,在对m序列发生器研究的基础上,通过推导设计得到全状态序列信号长度为M=2n的发生器的反馈函数;并给出n=4时全状态伪随机序列发生器VHDL程序在QuartusⅡ软件平台上的仿真结果,以及为验证此全状态伪随机序列发生器反馈函数的通用性而给出n=5和n=6时,全状态序列发生信号仿真结果和序列;并根据伪随机序列的性质,即平衡性、游程特性,分别对它们的仿真结果进行分析。     

暂态和短时电能质量扰动信号压缩采样与重构方法

为解决传统的电能质量信号采集压缩方法所面临的采样率高、采样资源浪费及硬件实现成本高的问题,根据压缩传感理论首次提出了暂态和短时电能质量扰动信号的压缩采样与重构方法。该方法将电能质量信号由一维信号变换为二维信号,并根据图像可稀疏表示的原理,使用比Nyquist采样数据少60%以上的随机投影采样值重构原始信号,实现了对暂态和短时电能质量测量数据的压缩采样、采样数据空间稀疏基的选取和基于全变分最小化共轭梯度法的信号重构。针对几类常见单一扰动和含有多重扰动的校准源实测信号进行了算法的仿真分析和实验验证。结果表明,所提出的方法在采样率低于Nyquist采样率73%时,单一扰动的重构信号信噪比除暂态脉冲信号外均大于35dB,多重扰动的重构信号信噪比大于22d,满足电能质量分析的要求。     

时频压缩随机共振用于转子故障早期检测

针对随机共振系统仅适用于小参数(小幅值、小频率)系统,而转子故障信号频率较高的问题.依据随机共振系统的基本理论,通过引入时频压缩算法,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,把随机共振系统扩展到全频段.理论和实测结果表明:通过连续的压缩变换,获得一个适当的输入信号到随机共振系统,根据谐振峰的变化及发变换运算即可得到原始...     

非平稳畸变信号条件下电网信号建模

实际电网中常常同时存在多种平稳畸变信号和非平稳畸变信号,而目前非平稳畸变信号条件下电网信号模型主要是针对典型畸变源产生的信号建立的,缺乏符合电网实际情况、更具普遍性的电网信号的数学模型,这使得非平稳畸变信号条件下电能准确合理计量变得困难。该文在研究泛函级数理论的基础上,应用Wiener泛函级数建立了非平稳畸变信号条件下电网信号的通用数学模型,并以半导体整流器和电力机车这两种典型畸变源为例,通过Matlab仿真验证了模型的正确性。所建模型不仅可以描述任意一种畸变源产生的电网信号,而且可以描述任意几种畸变源产生的复合电网信号。该模型提高了非平稳畸变电网信号的描述精度,同时适用于平稳畸变信号,解决了畸变信号条件下电网信号统一描述的问题,为后续电能的准确合理计量提供参考。     

基于非线性二值化的超混沌伪随机序列生成

为得到随机性和安全性更好的伪随机序列,提出了一种基于非线性二值化的超混沌伪随机序列生成方法。首先,从洛伦兹系统构型出发,构建新的七维超混沌系统,基于耗散性、李指数和相图分析非线性动力学特性;其次,利用该七维超混沌系统产生一个超混沌序列,取出各序列值的小数部分,产生另一新序列;新序列的二值化是将待量化序列点值之前的序列平均值作为动态阈值。仿真实验结果表明,该方法生成的伪随机序列通过了平衡性、相关性、序列检验、初值敏感性以及游程检验等5种随机性检验,从而证明序列具有良好的安全性和随机性。     

基于SystemView的4位m序列发生器数学模型的分析及电路设计

通过对m序列的数学模型研究分析,运用System View软件进行了4级移位寄存器模型的仿真,并对4位m序列生成器电路进行了设计研究,探讨了实现m序列的生成过程。仿真表明所设计的电路合理,其结果与理论分析一致。     

基于改进S变换的非稳态信号的电能计量方法研究

随着智能电网的不断发展,非线性负荷大量接入电网,产生的非稳态信号对电能计量造成了影响。为了提高非稳态信号的时频分辨率,本文在S变换的基础上,针对电网非稳态信号的特征并根据窗函数设计原则改进了高斯窗尺度因子σ。此外,为保证非稳态信号下计量的精确性和合理性,应实现基波电能和畸变电能的分开计量,为此本文提出基于改进S变换的电能计量方法,利用改进S变换优秀的时频分辨率实现基波电能和畸变电能的分解重构。通过对几个典型的非线性负荷信号的仿真验证了改进S变换算法在电能计量上的优越性和有效性。     

复杂电能信号谐波时频域特征分析及其对电能计量影响

为准确分析复杂电能信号谐波时频域特性对电能计量的影响,提出了一种零值搜索-短时傅里叶变换时频域电压、电流信号幅度和相位分析算法,利用信号波形过零特征,自适应调整短窗傅里叶变换的时域窗宽,解决了电网频率波动导致的相位累积效应对相位分析的影响,算法的幅值分析误差为10-3、相位分析误差小于1°;建立了复杂电能信号时频域数据表征模型和4类时频域全局化特征矩阵提取算法,解决了时频域特性表征与提取的问题;以典型非线性动态负荷中频炉为分析案例,分析给出了其4类时频域全局化特征,并建立了畸变波形动态电能测试信号特征模型,通过辅助实验验证了4个时频域全局化特征对电能表动态超差的影响,提出了对国际和国内标准修改的建议。     

关口电能表动态误差实验室测试方法

提出了电能表动态性能测试技术的研究状况和存在的问题,从电能表内部的计量工作原理和外部动态负荷运行工况的影响两个方面,分析了影响电能表测量误差的因素;给出了OOK动态负荷测试激励信号模型,基于此模型,提出了关口电能表实验室动态误差测试实验方法和测试系统的构建方案,建立了电能表动态误差测试系统,采用该系统对不同型号关口电能表进行动态误差测试;最后分析了动态误差测试数据,指出了关口电能表动态误差存在的问题。     

5G TM 信号无线信道测量平台研究与实现

为了研究第五代移动通信（5G）系统无线信道,获得准确的5G无线信道特性和信道模型,提出了一种基于5G新空口（NR）测试模式（TM）信号的无线信道测量平台。开展了TM无线信道测量平台的总体架构及测量信号接收处理算法设计,并基于软件无线电设备和高性能计算设备搭建测量平台。针对功率谱平坦度、峰均功率比和相关性等指标,对多种TM信号的测量性能进行评估。根据性能评估结果,选择适合作为测量波形的TM信号。采用射频馈线直连、多径信道模拟和静态空口实测3种方法对TM无线信道测量平台进行验证,该平台不仅可以实现准确的信道测量,同时能够对矢量幅度误差和误比特率等传输性能进行测试。     

数字化电能表动态误差特性测试装置的设计

针对目前智能变电站用数字化电能表缺乏动态误差实验室测试手段的问题,文中采用OOK动态误差测试信号模型,研发了数字化电能表动态误差测试装置。首先引入了OOK离散化动态信号测试模型,其次,提出了装置总体硬件设计方案,并基于该方案提出了OOK数字化动态测试信号生成、IEC 61850-9协议SMV组包方法。最后的试验给出了装置生成的信号波形,满足OOK模型的要求,并对国内某厂家数字化电能表进行试验,验证了该装置用于测试数字化电能表动态误差的有效性。     

动态条件下电能表性能检测方法研究*

随着电能表工作环境的不断变化,电能表动态检测方法显得越来越重要。基于电能表测试和检定的基本原理,剖析电能表动态测试的独特之处以及所存在的关键问题,进而提出有效的动态测试方法,为后续动态测试方案的实现奠定理论基础,进一步推动了电能表动态特性测试及检定的标准化和规范化,为彻底摸清电能表动态误差特性、提高其动态误差性能提供了技术指导方向。     

基于变分模态分解和压缩感知的电力系统宽频振荡监测方法

随着“双碳”目标的提出，未来电力系统会有更高比例可再生能源及电力电子设备并网，会引发电力系统新型宽频振荡问题。因此针对电力系统宽频振荡“高噪声”和“宽频带”的特点，提出一种基于变分模态分解和压缩感知的自适应宽频振荡监测方法。对变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)方法进行改进，自适应确定模态分解数，抑制噪声分量并监测识别振荡信号的有效信息。若监测到宽频振荡，将降噪处理后的宽频振荡数据通过压缩感知(compressed sensing, CS)方法上传，在调度中心对压缩数据进行重构，精确恢复宽频振荡信号，方便调度主站后续分析处理。算例表明所提方法可在高强度随机噪声的情况下保持宽频振荡监测的质量，克服高速采样后数据传输带宽的限制，并在实际电力系统宽频振荡信号监测中有良好应用。     

面向智能电网能量调控应用的超导磁储能技术：理论模型、装置特性、研究现状和应用展望

超导磁储能技术在未来智能电网的快速、高效、智能化能量调控中具有重要的应用前景。为推进此技术的实用化研究,构建了基于电路-磁场-超导体耦合分析原理的能量交互仿真模型,开发了能量交互实验测试平台,在超导磁储能系统中友好地桥接了应用超导领域和电气工程领域。在总结超导磁储能技术研究现状的基础上,提出了面向低温液氢燃料电池汽车应用、低压直流微型电网应用及未来智能电网应用的新的实用系统方案设计及可行性分析,展望了超导磁储能系统在未来智能电网的发、输、配、用电环节中的核心应用模式和重要应用前景。