DFT递推算法及其应用

谐波分析是信号处理的重要内容,在生产、研究中应用极其广泛.离散傅里叶变换(DFT)是利用采样数据计算信号的频谱的一种数学工具,其计算量较大,难以用于在线实时频谱分析.该文系统介绍了DFT的递推算法,较好地解决了这一问题.     

基于异步顺序采样值精确测量电量的方法

利用离散频谱详细对比分析了DFT的频谱泄漏和加汉宁窗DFT的频谱泄漏现象,讨论了用异步顺序采样值计算电量产生误差的原因,提出了利用异步顺序采样值精确计算电量的方法,实现了畸变电量的精确测量。仿真结果表明,该方法具有很高的计算精度。     

用DFT实现连续时间信号频率和复振幅的计算

对信号的分析和处理离不开频谱分析,用DFT或其快速算法FFT是实现信号频谱分析的重要手段之一.用DFT实现连续信号的频谱分析主要用采样频率的整数倍逼近连续信号的频谱,存在误差.文中根据DFT与CFT的关系式,具体分析了不同频率的连续时间信号的频率和复振幅的计算方法.     

基于异步顺序采样值精确测量电量的方法

利用离散频谱详细对比分析了DFT的频谱泄漏和加汉宁窗DFT的频谱泄漏现象,讨论了用异步顺序采样值计算电量产生误差的原因,提出了利用异步顺序采样值精确计算电量的方法,实现了畸变电量的精确测量.仿真结果表明,该方法具有很高的计算精度.     

基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。     

一种变数据窗的频率修正DFT算法

离散傅里叶变换(DFT)算法是对电力系统稳态信号进行频谱分析的最基本数学工具,也是电力系统中频率及相量测量的基本算法。首先从理论上分析了传统的DFT算法在频率偏离额定时存在的测量误差,并在传统的DFT算法的基础上提出了一种基于频率修正的DFT算法。仿真算例显示,该算法计算准确度较高,谐波抑制能力强,原理简单,无须调整采样频率就可以实现;易于微机保护软硬件实现,具有较高的实用价值。     

一种减小频谱泄漏的同步化算法

针对非同步采样情况下快速傅立叶算法进行谐波分析时所出现的频谱泄漏问题,本文分析了产生频谱泄漏的原因,提出一种应用插值函数的同步化算法,其目的是修正初次采样序列得到近似理想的同步采样点,以减小DFT分析产生的频谱泄漏.仿真结果表明该算法使频谱泄漏大大小于未同步化方法,具有良好性能、计算量小、适合于实时测量应用的特点.     

一种提高短时闪变严重度Pst计算精度的方法

短时闪变严重度Pst是IEC标准中衡量电能质量的一个重要指标。文中提出一种提高Pst计算精度的方法,方法核心在于利用插值算法对DFT(FFT)计算结果进行修正形成插值DFT(FFT)以克服DFT(FFT)存在的频谱泄漏和栅栏效应;提出应用BP网络对单位瞬时闪变值时频率和正弦电压波动值进行建模以提高二者的拟合精度。提出的方法不仅通过仿真试验得到验证而且在实际中得到成功应用。     

基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法

在高压电气设备介质损耗角在线监测中,DFT算法用于介质损耗角(介损角)测量时,系统频率的波动所造成的非同步采样将会产生泄露效应,从而会影响介损角测量精度。文章详细地分析了DFT算法非同步采样造成的泄露效应,提出了一种基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法。该算法采用Hanning卷积窗对电流和电压信号进行加权,利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,根据电流与电压的基波相位差计算出介损角。通过仿真给出了该算法在电压频率波动和白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,通过分析验证了该算法的有效性。     

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.     

电子式互感器合并单元的快速数据处理

结合数字化变电站对计量、保护等功能的特定技术要求,分析了电子式互感器应用中的关键问题,在此基础上阐述了数字化变电站中合并单元的数据处理功能的实现方法。文章讨论了采用Rogowski线圈的电子式电流互感器积分运算的可行方法,针对积分初值及零点漂移问题,提出预估法并采用一阶惯性环节来取代积分环节进行逐步逼近,给出了电流有效值和相位的简便计算方法。仿真分析表明,该算法与传统加数据窗口的离散傅里叶计算方法相比,可有效减少短路故障条件下电流信号的处理时间,且是可行的。此计算方法同样适用于电压信号的处理过程。     

基于ADSP-2106x的DFT改进算法

离散傅氏算法DFT(D iscrete Fourier Transform)计算量随着采样频率的增加而增加,给实时在线频谱增加了困难。而递推算法虽然能大幅减少运算量,但会存在累计误差,影响了算法的可靠性。提出了DFT的一种改进算法,该算法采用分组求和的方式,能大幅地减少全周傅氏算法运算量,同时不会发生累积误差,最后通过基于ADSP-2106x的编程,对两种算法进行了对比分析。     

基于移动FFT的PD在线检测中正弦干扰抑制方法

为剔除局部放电在线检测中干扰信号,尤其是连续正弦干扰(continuous sine interference,CSI),应用移动(fast Fourier transform,FFT)算法,以递推的方式求取信号的离散傅里叶变换(discrete Fouriertransform,DFT),提高信号处理的实时性。通过对频域信号进行阈值处理,来抑制局部放电测量中的CSI干扰,并通过离散傅里叶反变换(inverse discrete Fourier transform,IDFT)获得处理结果。另外,每次提取处理结果的中间数据(大小等于步长)作为本步的处理结果,避免了DFT的边沿效应和窗函数的影响。实验结果表明,所提出的方法能够很好地滤除局部放电中的连续正弦干扰,且使局部放电脉冲衰减很小,实时性好。将该方法应用于地铁牵引变电站馈线电缆绝缘性能的在线检测中,取得良好的效果。     

电力信号同步采样算法

在运用离散傅里叶变换(DFT)做信号的谐波分析中,信号采样的同步有着重要地位。文中运用软件无线电中精细频率估计的方法估计离散电力信号的频率,在得到信号频率的基础上让信号与Farrow滤波器进行卷积运算即可实现采样速率转换。同时把Farrow滤波器系数保存成表格形式,在采样速率转换中直接查表得到系数进行运算,在保证信号采样率转换效果不降低的同时,简化了计算量。仿真分析和实践验证了这个算法的可行性和有效性,该算法可以应用于各种电力配电系统装置的前端处理中的电力信号的同步采样。     

A practical method to improve phasor and power measurement accuracy of DFT algorithm

Centralized control, which can overcome the ill interactional effects among decentralized controllers, impels a real need for fast and reliable computational algorithms to improve the accuracy of phasor and power measurements. This paper deals with discrete Fourier transform (DFT)-based measurement techniques. Based on the practical frequency tracking method proposed by the same authors in another paper, this paper develops practical compensation method to improve the phasor and power measurement accuracy of the DFT algorithm. The method proposed by this paper takes full advantage of the DFT algorithm. It simply modifies the DFT results. With notable accuracy improvement, the calculation burden of the proposed method is little more than the DFT algorithm. The method can be used for on-line purposes. Though the analog signal studied in this paper is sinusoidal signal, the method proposed by this paper has good performance in the presence of harmonics. Some examples are given to demonstrate the feasibility, simpleness and robustness of the proposed method.     

理想序列的采样逼近及高精度谐波分析

信号的谐波分析一直是信号处理的基本方法之一.本文从傅立叶算法的基本原理出发,提出了傅立叶分析的序列的采样逼近思想;从理论上分析和论证了在单一采样条件下,较大的采样时钟及较多的样点时,累积时偏和频谱泄漏较大;而利用双速率采样的非均匀序列高精度逼近理想序列时,虽然数据具有非均匀性,但也大大减小了频谱泄漏,简单有效地提高了谐波分析的精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.     

Removal of DC offset in current and voltage signals using a novelFourier filter algorithm

Protecting transmission lines frequently involves adopting distance relays. Protective relays must filter their inputs to reject unwanted quantities and retain signal quantities of interest. Accuracy and convergent speed of the filter algorithm are essential for protective relays. A widely applied filter algorithm, the discrete Fourier transform (DFT) can easily erase harmonics using simple calculation. However, the voltage and current signals contain large harmonics and DC offset during the fault interval. The DC offset heavily influences the precision and convergence speed of the fundamental frequency signal from DFT. In this investigation, the authors present a novel Fourier algorithm to remove the DC offset in a voltage or current signal. Applying a full-cycle DFT (FCDFT) requires one cycle plus two samples to calculate and compensate for the DC offset. Half-cycle DFT (HCDFT) only requires half of a cycle plus two or three samples to accomplish the algorithm when the input signal has no even order harmonics. Adopting the proposed algorithm in distance relays effectively suppresses the DC offset and quickly decomposes the accurate fundamental frequency components     

Recursive algebraic method of computing power system harmonics

Ensuring power quality in power systems demands fast calculation of harmonics. In this paper, a recursive algebraic approach to the calculation of current transformer (CT)‐derived current signal frequency and harmonics is proposed that is based on a fast but accurate recursive algorithm whereby in any stage of sampling in a given cycle the variables are calculated on the basis of their values in the previous stage. Comparison with the discrete Fourier transform (DFT) approach shows the superiority of the proposed approach. It is shown that when the number of samples used in the DFT approach is increased, the results obtained approach those of the proposed recursive algebraic method. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Removal of decaying DC in current and voltage signals using amodified Fourier filter algorithm

Protecting transmission lines frequently involves applying distance relays. Protective relays must filter their inputs to reject unwanted quantities and retain signal quantities of relevant interest. Accuracy and convergent speed of filter algorithm are essential for protective relays. A widely applied filter algorithm, the discrete Fourier transform (DFT) can easily remove integer harmonics using simple calculation. However, the voltage and current signals contain serious harmonics and decaying DC during the fault interval. In addition, the decaying DC and higher order harmonics seriously decrease the precision and convergence speed of fundamental frequency signal from DFT. In this investigation, the authors derive a novel algorithm which combines the appropriate analog low pass filter and modified full cycle DFT (FCDFT) or half cycle DFT (HCDFT) algorithm to remove the decaying dc in a voltage or current signal. Using the Electromagnetic Transients Program (EMTP) simulates the transient responses of transmission lines during the fault period. Applying the proposed algorithm in distance relays effectively suppresses the decaying DC and quickly decomposes the accurate fundamental frequency components