基于谐波分析理论的FFT电能计量模型的改进

在电网谐波污染日益严重的情况下,提高电能计量的精度是大势所趋.分析了电网谐波影响下现有电能计量方法的准确性,以及基于谐波分析理论的电能计量方法,提出了Hanning加权插值FFT算法的电能计量模型,并对该模型进行了数值仿真,结果表明本文提出的改进模型有较高的精度,而计算量无明显增加.在高性能硬件条件的基础上,该算法模型将有较大的实际意义.     

基于Nuttall窗插值FFT的标准源谐波分析算法

电力标准源是用于输出电力仪表测试的基准信号,其输出精度主要取决于反馈检测精度.采用FFT对标准源输出进行谐波分析时,很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将导致谐波分析时存在较大的误差.针对上述问题,基于插值算法的原理,提出了4项3阶Nuttall窗函数与双峰谱线的插值算法,给出了谐波幅值、相位和频率的修正公式.仿真和实验结果证明所提算法能够有效抑制频谱泄露,显著提高标准源输出精度.     

基于FFT的电力系统谐波分析

非线性元件的大量使用使得电力系统谐波日益增多,造成过电压、过负荷等问题,而谐波的监测和分析是治理谐波的前提条件,对此利用快速傅里叶变换 FFT 对构造的四种电力系统信号模型进行频谱分析.结果表明,FFT可很好地识别幅值固定不变的谐波分量,并可抑制系统中高斯白噪声的干扰,但在谐波幅值发生变化或信号频率不固定时,并不能准确获取信号频谱,需对其进行改进研究。     

凯塞窗插值FFT的电力谐波分析与应用

采用矩形窗、三角窗等基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权可减少非整数周期截断造成的频谱泄漏和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约。通过分析凯塞(Kaiser)窗函数的主瓣与旁瓣衰减可自由选择的特性,提出基于Kaiser窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的电力谐波分析方法,建立奇次、偶次谐波求解的数学模型和实用的插值修正公式,推导信号基波与各次谐波频率、幅值、初相角的计算式。仿真和实测结果表明,Kaiser窗插值FFT方法设计实现灵活、抑制频谱泄漏效果好,据此研制的三相多功能谐波电能表的基波有功误差≤0.2%,基波无功误差≤1%,2～21次谐波分析满足GB/T14549—1993的A类谐波测量仪器要求。     

基于双CPU电能质量监测仪的谐波分析算法研究

采用DSP和ARM双CPU结构是目前电能质量监测仪最普遍的设计方法。本文介绍了一种双CPU的系统结构,重点研究了加窗插值FFT作为谐波分析算法,给出了4项Rife-Vincent(III)窗对应双峰谱线插值法的拟合多项式系数,提出了此算法的实现方法及程序流程图。利用Matlab进行的仿真实验表明:在基波频率变化的情况下,对含有9次谐波信号应用此算法,其计算精确度可达到国标要求。     

Blackman-Harris窗的插值FFT谐波分析与应用

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的误差,无法得到准确的谐波参数。加窗插值快速傅里叶变换算法广泛用于电力系统谐波,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄露,提高分析精度。文章分析了Blackman-Harris窗的频谱特性,提出了基于Blackman-Harris窗插值的分析算法,运用多项式拟合求出实用的插值修正公式。仿真结果表明,Blackman-Harris窗插值FFT方法设计实现灵活,抑制频谱泄露效果好。     

加窗插值FFT与ESPRIT结合方法的动态负荷电能计量

针对动态及冲击性负荷电能计量中加窗插值FFT谐波参数估计误差较大问题,提出加窗插值FFT与ES?PRIT的结合方法,其中加窗插值FFT采用10周波时窗方式用于幅值缓变信号分析,而ESPRIT方法采用2周波的高精度谐波参数估计方式用于幅值快速变化信号的分析。仿真结果表明:ESPRIT方法对冲击信号电能计量精度较加窗插值FFT提高约10倍;此结合方法适用于动态及冲击性负荷的电能计量。     

基于四谱线插值FFT的谐波分析快速算法

由于非同步采样和非整周期截断导致快速傅里叶变换(FFT)不能准确地分析出谐波参数,加窗和插值算法经常被用来改善FFT的计算精度。在信号加窗条件下,基于四谱线插值的FFT算法基础上进行快速算法研究。该算法通过分析加窗后信号的频域表达式,利用真实谐波点附近的4根最大谱线值确定实际谱线的位置,对该次谐波进行频率、幅值和相位等参数估计。并且通过多项式拟合的方式推导出了4种典型窗函数的修正公式。根据窗函数主瓣内任意相邻谱线相位相差 的规律,提出一种快速算法,计算某次谐波开方计算量仅需要1次,大大节约了计算复杂度和计算时间。仿真实验表明,四谱线插值算法在拟合阶次较低的情况下,不仅可以获得比常用双谱线和三谱线更高的精度,还具有对偶次谐波检测精度远胜于双、三谱线插值算法的优点。     

莱夫–文森特窗插值FFT谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法广泛应用于电力系统谐波分析,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏,提高谐波参数计算的准确度。该文分析莱夫–文森特(Rife-Vincent)窗的频谱特性,提出基于5项Rife-Vincent(I)窗插值FFT的谐波分析算法,运用多项式拟合求出简单实用的插值修正公式,大大减少了谐波分析时的计算量。仿真结果表明,在非同步采样和非整数周期截断条件下,提出的谐波分析方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号的准确分析,对含21次谐波信号分析的频率计算误差仅为1.9× 10-8%,幅值、初相位计算误差分别小于等于0.000 1%和0.029%。     

基于FFT和神经网络的非整数次谐波分析改进算法

运用神经网络模型进行整数次谐波检测可达到较高的检测精度,但该种线性神经元模型不适合非整数次谐波的检测。为精确检测非整数次谐波,该文提出一种改进的线性人工神经元模型,并将加汉宁窗的FFT算法和改进的线性人工神经元模型结合起来,提出一种改进的非整数次谐波分析算法。首先,对采样信号用加汉宁窗的FFT算法进行预处理,得到谐波个数和精度不高的谐波次数;其次,根据谐波个数设定神经元的个数,根据预处理后得到的谐波次数设定神经网络谐波次数迭代的初始值;为了提高迭代速度,提出了谐波次数迭代步长自适应调整的算法。最后对改进后的人工神经网络进行训练,实现了非整数次谐波的精确检测。仿真实例表明,该方法能将频率相近的非整数次谐波分离,可有效提高谐波参数的检测精度和速度。     

基于参数分析的谐波电能计量设计及应用

针对电力系统谐波电能计量的迫切需求,提出了基于ADS8364＋ADSP-BF533＋M30624FGPFP的三相多功能谐波电能表构成方案,介绍了电能表的工作原理,详细阐述了利用电阻分压网络、CT与电阻网络获得测量信号并通过六路ADC同步采样的电能表数据采集电路,给出了以ADSP-BF533为核心的测量数据处理电路,论述了基于Blackman窗的插值FFT谐波分析算法和谐波电能计量的软件流程。检验表明,这种能准确计量基波电能和2~21次谐波电能的三相多功能谐波电能表的电流电压测量误差≤0.1%,有功功率测量误差≤0.1%,基波电能计量准确度达0.2S级,谐波电能计量符合GB/T-14549-93的A类标准要求。     

FFT分析电力系统谐波的加窗插值算法

采用快速傅里叶变换 (FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样 ,故造成频谱泄漏 ,影响谐波分析的结果。本文对FFT的泄漏原因进行了分析 ,并用组合余弦窗对采样数据加权及利用插值对FFT的结果进行修正 ,精度得到极大的提高。文中给出了该算法进行谐波分析的算例 ,计算结果表明 ,基于Blackman Harris窗的算法具有更高的计算精度和效率。     

一种适用于VLSI实现的谐波电能计量算法

提出了一种适用于超大规模集成电路(以下简称VLSI)实现的谐波电能计量算法.该算法以电网中能量的分布为出发点,对基波和谐波分量采用了不同的数字滤波处理,并且通过一个前馈控制系统实现了滤波器中心频率对电网频率的跟随,达到了同步采样的效果,解决了在电网频率不准确时快速傅里叶变换(以下简称FFT)频谱泄漏造成的计量误差问题.与用小波包分解实现谐波电能计量的算法相比,该算法需要的滤波器更少,更节省硬件面积,因而更适合VLSI的设计实现.网表级仿真结果表明电网频率在±5%范围内波动时基波有功功率计量误差小于0.1%,各次谐波有功功率计量误差小于1%,完全能满足谐波电能计量的商业要求.集成了该算法的谐波电能计量芯片已投片生产.     

谐波下的电能计量及电能质量分析方法

对谐波下电能计算和电能质量分析的方法进行了讨论,着重对积分电能算法和FFT变换方法进行了对比介绍。     

电网谐波检测方法的综述

归类并分析了现有谐波检测方法的检测精度、速度、延时和实时性 ,指出基于瞬时无功功率理论的谐波检测法延时小 ,实时性好 ;基于付立叶快速变换的检测法既可检测谐波又可用于频谱分析 ,最后 ,展望了电力系统谐波检测方法的发展趋势     

适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型

针对分布式光伏发电模型,建立了分布式光伏并网信号数学表征式;基于时分割乘法器(TDM)电能计量模型,分析电能计量算法在谐波和电压波动条件下的误差产生理论,设计适应分布式光伏动态特性的有功计量修正模块,给出基于Hilbert变换的无功功率计量方法;将光伏并网信号数学表征式与改进的电能计量模型结合,提出了适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型,通过仿真验证了所提模型的有效性。     

分布式能源接入系统中的谐波电能表应用

介绍了分布式能源的概念及分布式能源接入系统的网络结构,以及一种基于Blackman-harris窗三谱线插值FFT高精度电力谐波分析算法,并基于此算法设计了一种高端谐波电能表,给出了谐波电能表的硬件结构图,算法实现流程图;给出了谐波电能表在分布式能源监控系统中应用的设计方案及其在0.4kV级接入系统和10kV级接入系统的接入方式,对分布式能源接入系统中谐波的准确测量及谐波电能表的应用意义重大。     

数据插值在谐波分析算法中的应用及其实现

本将采样数据插值法应用于谐波分析的算法，导出了用非同步采样数据计算同步采样数据的插值公式，并根据复序列快速傅立叶变换（FFT）原理计算谐波参数，最后给出了误差仿真结果。     

电能计量误差分析软件设计与实现

分析了畸变波形下感应式电能表和全电子式电能表的计量误差,引入BP神经网络建立电能表计量误差数学模型。用VC .net开发了谐波电能计量误差分析软件,并应用多线程技术,把神经网络模块和计算模块等放在主线程中实现,而把数据采集模块放在后台工作线程中。采用加汉宁窗和插值改进的傅里叶变换,分析各次谐波电流和电压的幅值、相位。该软件可实现手工输入数据计算,也可配合数据采集系统实时计算出各次谐波对电能计量装置的计量误差和总计量误差。该软件已投入实际运行且情况良好。     

谐波对电能计量影响的测试及分析

在分析电能表计量原理的基础上,通过利用MK62000—0606基波电能表在线监测电能质量的数据,对谐波影响量进行评估。定性比较了谐波对计量的影响量,并分别按计量方式不同,分析了计量参数及其影响因数,提出可行方案和方法。