基于全相位数据处理的数字电能计量算法

数字化电能表在实际工程应用中时常出现误差超差现象,其主要原因之一是现有的数字电能算法的现场适应能力较差。为此本文分析了几种典型的数字化电能表误差影响因素,提出了一种基于全相位数据处理的数字电能计量算法,将全相位数据处理方法与DFT算法结合,并通过插值算法使得全相位数据处理方法具有了更强的频率适应性。仿真结果验证了本文提出的数字电能算法能有效抑制频谱泄露。与主流厂家的同类产品进行的对比试验表明,该算法具有更强的复杂工况适应能力,能够在复杂工况下准确计量电能。     

基于数字微分算法的系统频率快速准确测量

提出了一种基于数字微分和拉格朗日插值的系统频率快速而准确的测量算法.在未知信号参数的情况下,以一固定的采样频率如512×50Hz对信号进行采样,得到一采样序列.利用这一采样序列中部分采样值以及高次微分,可以在至多一个周波或20ms的时间内实现对系统频率的准确测量.在1～100Hz的范围内,系统频率的测量误差为0.001%或更小,并允许电压幅值在160～280V之间波动,相角在0～360°之间变化.与别的算法相比,快速性和正确性使得这种算法在电力测量中获得广泛的应用,更适合于在实时性要求高的场合应用.在Matlab平台上进行仿真,获得满意的结果.     

基于DSP的谐波电能计量算法研究

分析了已有FFT算法在谐波电能计量应用中产生的缺陷,提出了加窗FFT谐波电能计量算法,并给出了基于加窗FFT谐波电能计量算法的基本电能计量参数计算公式。运用Matlab进行了算法仿真,构建了谐波电能计量算法的DSP实验系统,编写了浮点型DSP芯片TMS320F28335主程序流程图及电能计量算法子程序流程图,对本文算法进行了实验验证。结果证明,本文的谐波电能计量算法具有很高的准确度,兼具可行性和实用性。     

数字电能计量的误差来源探讨

随着智能电网和智能变电站技术的发展和相关工程建设的开展,基于IEC 61850的数字电能计量系统也得到了大范围的部署.相比传统计量系统,数字电能计量系统有着全新的结构和特性,其误差来源也发生了很大的改变.从数字电能计量的总体出发,对可能引入计量误差的各个环节进行了探讨,对各个环节的误差特性进行了简要分析.探讨的环节包括电子式互感器、合并单元、通信环节、数字电能表以及非同步采样等.     

基于迭代离散时间傅里叶变换插值的高精度频率估计

为实现任意波动周期下含噪实正弦信号的高精度频率估计,提出了一种基于迭代离散时间傅里叶变换(discrete-time Fourier transform,DTFT)插值的新型频率估计算法,打破了现有插值算法仅限于固定等间隔离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)谱的局限性。首先,将频谱变换推广应用至任意的广义DTFT谱,通过计算得到适用于任意谱间隔的3谱线方程;进而,根据辅助谱线间隔构建多谱线方程组,通过精确求解得到基于不同插值方式的无偏频率估计解析解;最后,考虑加性噪声影响,采用简单有效的迭代执行方式进一步优化算法性能,确保频率估计的均方误差(mean square error,MSE)在全域内能够一致逼近最优。仿真分析和实验结果表明了算法的有效性和准确性。     

数字化变电站合并单元插值误差对于电能计量的影响

作为电子式互感器与二次设备之间的纽带,合并单元负责为变电站全站提供统一的电压电流数据来源。然而,采样值数据在采样、处理和传输的各个环节中产生的粗大数据、通信延时和丢包等问题都会对合并单元的插值处理带来影响,并最终影响到对电能的计量。文章就以上典型问题对合并单元插值算法及其对电能计量误差的影响进行了仿真分析,并搭建了数字化变电站电能计量装置误差测试系统对仿真结果进行了实验验证。结果表明,这些典型问题对合并单元的插值算法以及电能计量误差是有重大影响的,且采用不同的插值算法其影响结果不同。文章的研究为数字化变电站合并单元插值算法的优化设计提供了定量参考。     

数字化电能计量算法综述

数字化电能计量算法不仅是数字化电能表内的相关算法,还包括合并单元内的相关算法;数字化电能计量的被测对象因要遵从IEC61850通信规约,致使其采样率已被固定、采样数据之间时间不同步、采样数据传输中可能丢帧等。针对这些数字化电能计量算法研究所必须面对的问题,对当前应用于数字化电能计量系统的拉格朗日、埃特金等同步插值算法,点积和、牛顿-柯特斯积分等全电能计量算法,以及准同步、加窗插值傅里叶等电参量分析算法等进行了梳理和对比;盘点了数字化电能计量算法的最新研发进展;并探讨了研发数字化电能计量系统专用算法的必要性、可行性和努力方向。     

数字电能计量系统现场检定技术研究

数字化变电站中电子式互感器输出形式为IEC61850-9-1数字信号帧,数字电能表接收此数字信号帧,直接进行数学运算得出电能。而在传统的变电站中,电磁式互感器输出的是模拟电压电流信号,电能表将模拟量转化为数字量,计算出电能。电子式互感器和数字电能表原理及接口方式都发生了根本性的改变。这就给电子式互感器校验和数字电能表的校验提出了新的要求,传统校验设备根本无法对其进行校验。为解决这一难题,本文提出了一种数字电能计量系统校验方法,对电子式互感器与数字电能表组成的数字计量系统进行整体的误差校验,并在国内首次进行了现场误差校验,取得了满意结果。     

零压降数字光纤电能计量装置在电网中的应用

介绍零压降数字光纤电能计量装置在电网的应用,可避免因二次压降引起的电能量少计问题.     

基于VSS-CDFE的三相非平衡电力系统频率无偏估计

为了实现含噪三相非平衡电力系统高精度频率无偏估计,引入了复数域直接频率估计(CDFE)算法,分析其原理并对其进行了改进。CDFE算法基于正弦信号的线性预测,求取误差函数的瞬时平方值关于频率的偏导数,并以该值作为频率估计的更新值。在此基础上,进一步提出变步长CDFE(VSS-CDFE)算法,根据最速下降法则动态更新步长因子来代替CDFE算法的固定步长。仿真分析及实验结果表明,在噪声干扰下,VSS-CDFE算法可以准确地对基于复数建模的三相非平衡电力系统进行频率追踪,其估计均方误差和理论值相吻合。相比CDFE算法,VSS-CDFE算法在相同的收敛速度下,估计均方误差更小,在相同的估计均方误差下,收敛速度更快。     

基于旋转因子变换的频点能量插值谐波检测算法

IEC标准采用10周波组或子组算法来测量谐波和间谐波,其缺陷是无法精确测量各分量的频率、幅值和相位参数,且在非同步采样时有较大误差。通过对IEC标准下非同步采样的信号进行频域旋转因子变换,根据变换后的频点能量分布,从能量角度提出了基于旋转因子变换的频点能量插值算法,消除了非关注分量对计算分量的旁瓣干涉,实现了谐波、间谐波准确辨识和精确测量。仿真结果验证所提算法的有效性,并具有优良的抗噪性能,能满足IEC标准和工程测量要求。     

一种基于频率补偿的改进插值谐波分析算法

针对传统单峰谱插值谐波测量算法在非同步采样时由于频谱泄漏造成测量精度不足的问题,提出一种基于频率补偿的改进算法,并且分析传统插值算法的测量误差,改进了修正公式。该算法通过三个步骤实现,第一,基于汉宁窗插值校正频率,然后利用相对频偏进行频率补偿得到准同步化序列。第二,采用准同步化序列基于汉宁窗再次插值校正频率,将两次计算得到的相对频偏相加用于修正频率,进而减轻频谱泄漏的影响。最后,为了提高幅值和相位的测量精度,利用准同步化序列基于平顶窗直接估计,无需推导反演公式。仿真实验结果表明,该算法的测量精度相比于传统的单峰谱插值算法提升显著,在噪声环境下相比于四谱线插值、相位差算法,该算法具有更高的精度和抗噪性能,验证了所提出算法的有效性和准确性。     

一种实用的高精度频率测量方法

提出了一种实用的高精度频率测量方法,能够精确测量电力系统的基波频率。结合电压过零点测频法测得的频率,对原固定采样频率下的采样序列采用拉格朗日线性插值法抽取新的采样序列,最终利用傅氏算法测得高精度频率。该方法不仅消除传统傅氏测频时的频谱泄露及栅栏效应,而且可以很好的抑制谐波的影响。测试结果证明该方法实现简单、准确,能够满足电力系统对频率测量精度及实时性的要求。     

电能计量算法在双向计量频繁切换下的性能分析和改进

随着光伏发电等分布式能源的普及应用,电能表在现场运行中可能会频繁遇到电能双向变化的情况,而在当前电能表的标准体系中,涉及双向电能计量的要求只规定了正向或者反向下电能表的电能计量准确度,并未对双向切换时的电能计量准确度做出明确要求.文中提出了电能表双向计量的试验模型,基于该模型分析出现有电能计量算法的缺陷,并提出了改进算...     

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。     

基于插值同步预处理的Hilbert无功功率测量

针对电网信号频率波动情况下,非同步采样造成频谱泄漏,引起无功功率计算误差的问题,提出一种基于数据预处理的Hilbert无功功率计算方法。即首先使用改进Rife算法实时估计电网中的频率,然后利用插值运算进行数据同步化,最后使用Hilbert变换得到准确的无功功率。在对信号频率测量基础上,对于插值算法,经仿真对比研究,Hermite插值算法达到了比较理想的数据同步化效果。继而对基于Hilbert的无功功率测量方法进行分析,并构建了电弧炉负载仿真模型,作为无功源。仿真结果表明,在电网信号频率波动以及含谐波的情况下,相对于常规的无功功率计算方法,基于插值同步预处理的Hilbert法明显提高了无功功率计算的精度。     

新一代智能变电站数字化计量系统

新一代智能变电站是智能变电站建设的总结与提升,电能计量系统作为变电站业务功能的一部分,必须适应新一代智能变电站智能化、数字化、网络化、集成化的要求,数字化计量系统以其数字化、易于信息共享、硬件共享的特征成为新一代智能变电站的必然选择。文中首次完整提出了数字化电能计量系统的概念与构成,在介绍早期智能变电站计量系统组成与技术特点的基础上,详细介绍了新一代智能变电站数字化计量系统配置方案与计量设备检测技术。     

Lagrange插值的改进算法研究及误差分析

电力系统采样过程中对数据同步性要求很高,在IEC61850通信协议中推荐的插值算法同步方法。提出了一种改进的Lagrange插值算法,利用构造权函数的方法,补偿了一阶插值算法的误差,提高了计算效率。并在Matlab中就电力系统采样不同频率条件下的稳态特性及暂态特性的衰减直流分量和极限条件下的电压暂降等情况对该算法进行了仿真实验,实验证明了该改进算法在计算量和精度方面有一定的优势。