小波包分解重构算法在无功电能计量中的应用

文章简要介绍了小波包分析的基本理论,深入探讨了基于小波包分解重构算法在无功电能计量中的应用。利用该算法对非稳态电网谐波无功电能计量进行了仿真实验。结果表明,该计量算法的无功电能计量精确度可满足现行电网运行要求,基波无功电能计量精度达到1级,谐波无功电能计量满足A类谐波测量仪器的允许误差。     

小波包分解重构算法在有功电能计量中的应用

本文简要介绍了小波包分析的基本理论,深入探讨了基于小波包分解重构算法在有功电能计量中的应用,并采用具有很好的计算性、时域光滑性及频带分割性的正交小波db43对非稳态电网有功电能计量进行了仿真实验,结果表明该计量算法的有功功率和有功电能计量精确度可满足现行电网运行要求,基波有功电能计量精度达到0.2S级,谐波有功电能计量满足A类谐波测量仪器的允许误差.     

电压闪变影响下的功率计算模型与电能计量方法研究

当前针对谐波电能计量技术开展了大量研究,而含有电压波动与闪变畸变信号影响下的电能计量技术研究较少。文章构建了电压波动与闪变影响下的功率数学模型,推导功率的简化计算式,提出了基于小波包分解与重构的电压波动与闪变下的电能计量方法;利用Db45小波函数,采用5层小波包变换,进行电压波动与闪变影响下稳态、非稳态信号的有功与无功电能计量的仿真分析,实验结果证明了算法的可行性与准确性。     

基于小波包变换的有功电能计量

介绍了小波包变换的基本理论,提出了一种谐波环境下基于小波包变换的有功电能计量算法,并对非稳态信号的有功电能计量进行了仿真实验。结果表明,该算法的有功电能计量精确度可满足现行电网运行要求,具有可行性。     

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.     

非线性负荷电能计量方法研究

电网经济结算的依据是电能计量,其计量的准确度关乎供用电双方的利益。在非线性负荷条件下,传统的电能计量算法无法准确地计量电能。为保证非线性负荷电能计量的准确性,提出了基于改进S变换的分解重构算法计量非线性负荷的电能。该方法首先引入调节因子λ来调节高斯窗宽度随频率变化的速度,对S变换进行改进;其次利用S变换具有的时频特性,分解并重构电压、电流基波信号和畸变信号;最后利用得到的电压电流信号计算出各部分电能,实现非线性负荷电能计量。通过对谐波信号和非稳态信号进行仿真分析,结果表明该算法可以实现谐波信号和非线性信号电能的准确计量。     

基于提升小波包变换的谐波电能计量

为了克服加窗插值傅里叶算法无法准确计量非稳态谐波的缺陷,实现同时对电力系统稳态、非稳态信号的谐波电能进行准确计量,提出了基于提升小波包变换的谐波电能计量方案,详细阐述了其原理,提升分解、重构步骤。给出了整数次谐波、非整数次谐波功率计算公式,并通过仿真实验证明了该方法的准确性、可行性。对该算法进行优化,并进行DSP算法仿真实验,并估算该算法运行时占用空间大小及耗费时间,结果表明该算法能有效节省内存空间及运行时间。     

基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法

为解决电网谐波污染造成电能计量表计误差问题.提出了一种基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法.分析了该锁相环的系统结构,并证明系统输出能收敛于外输入信号的基波瞬时幅值和瞬时相位,且它对于输入信号基本频率的小变化是鲁棒的.利用该锁相环能实时跟踪输入的基波分量和总的谐波分量,并能准确获得基波的频率/周期.在此基础上,结合积分平均功率法,可得到基波有功功率、总谐波有功功率,还能得到基波无功、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率等指标.仿真结果证明该方法在谐波环境下电能计量具有较高的精度,总有功功率误差小于0.2%.     

典型电能计量算法数值仿真及性能比较研究

在梳理较为成熟的五种典型电能计量算法的原理和特点基础上,分别在非同步采样和同步采样条件下运用这五种算法进行数值仿真分析,考察它们测算总电能、基波电能和谐波电能的准确性和实时性。研究发现,Nuttall窗双谱线插值FFT算法、Rife-Vincent窗双谱线插值FFT算法、小波包分解和重构算法测算总电能和基波电能的相对误差较小;而小波包分解和重构算法、Prony算法和准同步采样FFT算法测算谐波电能的相对误差较大;再者,Rife-Vincent窗双谱线插值FFT算法和Nuttall窗双谱线插值FFT算法的实时性均明显优于其他算法。这些结论可为实际应用提供参考。     

考虑谐波因素的电铁无功功率计量及其LabVIEW实现

电铁供电系统中谐波含量较高,对无功功率计算产生不可忽略的影响.考虑各次谐波无功的无功功率定义,提出基于小波包变换的谐波总无功功率算法,以小波包变换重构各次谐波波形,并通过LabVIEW搭建虚拟总无功功率测量仪.仿真结果表明了虚拟无功测量仪能有效提高谐波干扰下的无功电能计量准确性.     

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。     

基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法

传统的自适应谐波检测都是采用含有积分器的噪声对消原理,而对含有交流分量的信号积分导致得到的直流信号存在脉动。针对这一问题,本文在自适应算法的基础上,提出了基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法。运用傅立叶级数的分解原理,通过自适应算法快速修正傅立叶级数的各次系数值,分解出基波有功和无功电流的幅值,再将基波有功和无功电流的幅值分别与锁相环所得的与电压同相位的单位正余弦信号相乘得到基波有功和无功电流。仿真结果表明本文提出的方法能快速准确地得到稳定的基波有功和无功电流的幅值,抑制了直流信号的脉动。     

基于稀疏分解和复合熵编码的电能质量扰动数据高效压缩算法

对于电能质量扰动信号压缩问题,压缩比和重构误差是一对互相矛盾的指标。传统的压缩算法难以同时满足高压缩比和低重构误差的要求。为了同时提高压缩比和减小重构误差,该文提出了一种基于稀疏分解、哈夫曼编码和行程编码的混合压缩算法。首先,使用基于联合字典的稀疏分解算法,将电能质量扰动信号中的暂态分量和稳态分量进行分离;其次,对暂态分量使用小波分析、哈夫曼编码、行程编码算法进行编码压缩,对稳态分量,即基波和谐波分量,则保留其大于设定阈值的部分,进而完成对信号的压缩;最后,仿真信号和实测信号的实验结果表明该算法较对比算法具有更高的压缩比和更低的重构误差,同时证明了其对采样频率和高斯白噪声具有较强的抗干扰能力。     

基于准同步序列重构的非稳态电力谐波分析

针对非稳态电力信号傅里叶谐波分析中频谱泄露所导致测量误差较大的问题,提出一种基于准同步序列重构的非稳态电力谐波分析方法。首先在频域上对原始采样信号进行50 Hz的频移,经过sinc滤波器滤除谐波分量,采用移频角差法求得基波频率偏移量;依据计算的基波频率,再通过三次B样条插值重构原始采样信号;最后利用全相位FFT有较优抑制频谱泄露的性能,对重构后的准同步序列进行谐波分析,确定每一个谐波成分参数,实现谐波参数的准确测量。试验表明,该算法能有效检测非稳态信号的基波频率大小,实现非稳态下电力谐波信号的高精度检测,实验平台验证了方案的可行性。     

基于分数阶小波变换的电力系统谐波检测方法

针对稳态和暂态谐波检测易受噪声干扰的问题,提出一种基于分数阶小波变换(fractional wavelet transform,FRWT)的电力系统谐波检测方法。首先,通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测出各频谱的频率,根据频率确定分解层数;其次,利用FRWT对信号进行分解和重构,实现基波与各次谐波分量的分离;最后,对各次谐波分量进行Hilbert变换(Hilbert transform,HT),获取各次谐波分量的频率和幅值检测结果以及暂态扰动的起止时刻。对多种谐波信号的仿真试验结果表明,FRWT方法可以有效实现对含噪信号中稳态和暂态谐波的检测,即使信噪比较低也能保证各项结果的检测精度,证明FRWT方法是检测谐波的一种有效新方法。     

非正弦不对称三相三线制系统无功电能的计量

介绍了正弦无功电能计量技术及其局限性,重点探讨了无功电能计量的非正弦无功理论和先进电子计量技术,并在Akagi瞬时无功理论的基础上提出了一种新的三相瞬时无功功率理论,结合快速傅立叶级数分解实现非正弦不对称三相三线制系统无功电能的计量.该方法应用于非正弦不对称三相三线制系统基波/谐波、有功/无功电能计量装置.取得良好的效果.     

基于小波包变换的电力系统谐波分析

谐波是影响电能质量的重要因素,谐波对电力系统和用电设备产生严重危害和影响.分别利用小波变换和小波包变换对电力系统的谐波进行分析,仿真结果表明两者都能准确地将谐波信号中的基波分离出来.小波包变换能同时分离多个谐波分量,比小波变换可以分解出更丰富的频率信息,为更好地分析和抑制谐波提供了可靠依据.     

畸变信号条件下有功功率的计量方法分析

给出了畸变信号条件下有功功率的理论分析及推导,讨论了电网信号的小波域表示方法及其重构,并给出了有功功率的计量方法和仿真结果。该方法不仅适用于畸变信号条件下的电能计量,还适用于现有谐波条件下的电能计量,对现有有功功率计量水平的提高有一定的参考价值。     

基于MATLAB和小波变换的电力机车谐波电流分析

介绍了基于小波变换的谐波检测方法,应用小波变换良好的时频局部化特性对电力机车牵引负荷进行谐波检测。以SS4G型电力机车为研究对象,利用最小描述长度准则确定了分析谐波的最佳小波函数,在MATLAB环境下进行小波算法编程。仿真结果表明:小波变换能快速准确地将信号中的基波和不同频率的谐波信号分解出来,实现谐波检测。     

基于二进制采样快速S变换算法的 电能计量方法研究

大量非线性以及冲击性、波动性负荷的应用使电网环境变得复杂,将会产生非稳态信号。传统的电能计量方式及计量算法对非稳态信号电能计量不够精确。本文首先采用了一种把基波分量、畸变分量分开计量的方式,再借鉴快速S变换的思想提出了一种基于二进制采样快速S变换的电能计量算法。理论分析可知:电网信号畸变的情况下,基波、畸变分量分开计量的方式比传统的全电能以及基波计量方式更加合理;二进制采样快速S变换核函数形式固定,而不像小波算法那样很难选择合适的小波基函数。并且在相近的精度下,快速S变换比S变换节省很多的时间。最后通过仿真对比验证,无论是稳态信号还是非稳态信号,基于二进制采样快速S变换算法的电能计量结果的精确度都大大优于小波变换,并且比S变换运算效率更高。