一种高精度的电网谐波/间谐波检测的组合优化算法

为了提高电能质量,准确测量电网中的谐波和间谐波频率、幅度和相位,给出一种高精度的电网谐波和间谐波检测的组合优化算法。首先,利用双窗全相位快速傅里叶变换时移相位差频谱校正法,检测出谐波和间谐波的频率值;再构建谐波和间谐波信号幅值和相角参数的目标函数,设定初始值和迭代精度,由拟牛顿优化算法对目标函数进行迭代运算,检测出相应的谐波和间谐波信号的幅值和相位角。利用该方法对复杂间谐波信号进行检测,仿真实验结果表明,基于双窗全相位快速傅里叶变换时移相位差频谱校正法和拟牛顿法的组合算法实现了间谐波幅值、频率和相位三个特征的较高精度检测。且该算法具有较高的抗噪声干扰能力。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

RELAX算法在间谐波检测中的应用

间谐波是频率非基波整数倍的谐波成分,传统谐波测量方法将会因为非同步采样而产生泄漏误差.为准确测量间谐波,文中提出基于松弛谱估计(RELAX)的检测方法.因为该方法针对复信号进行分析,在检测前需先对采样信号进行希尔伯特变换构成复序列,计算结束后的相位测量结果也要进行修正.由于RELAX算法的复杂度集中在快速傅里叶变换(F...     

IEC框架下非同步采样时的谐波和间谐波测量方法

基频非同步采样时,离散傅里叶变换/快速傅里叶变换(DFT/FFT)频谱会发生泄漏现象,谐波、间谐波频谱相互干扰而影响测量结果,传统的加窗插值方法忽略了其他分量对关注分量的长程泄漏影响。文中首先在IEC框架下对加Hanning窗的信号进行频谱变换,使其他分量的侧瓣上相邻谱线相位差为180°,利用相邻谱线的矢量和消除长程泄漏对关注分量的影响,从而提出了谐波、间谐波分组测量和精确测量方法,实现了谐波、间谐波具体参数的测量。在此基础上提出了邻近谐波、间谐波分离方法,并进一步通过逐次剔除已知分量在关注谱线上的频谱泄漏值来提高测量精度,当非同步采样且不增加采样数据长度时,有效解决了谐波、间谐波相隔很近时无法准确分离测量的难题。仿真和工程数据均验证了所提方法在IEC框架要求下测量的实时性和有效性。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

迭代加窗插值FFT谐波分析方法

为了提高谐波分析精度,提出了一种基于迭代加窗插值快速傅里叶变换FFT(fast Fourier transform)的谐波分析方法,并给出了统一的谐波频率、幅值及相位的计算公式。通过主瓣拟合,将传统的基于最大旁瓣衰减窗MSDW(maximum sidelobe decay window)的插值FFT方法扩展至其他对称窗,并根据窗函数的主瓣特性选择合适的窗函数进行拟合。最后通过迭代算法计算出谐波的精确频率值。仿真结果表明:在非同步采样的条件下,该算法可精确地实现谐波和间谐波分析。与传统加窗插值FFT方法相比,所提方法不依赖窗函数的类型,针对不同的窗函数具有统一的谐波参数计算公式,通用性强,实现方式灵活。     

基于Hermite插值同步化算法的电网谐波与无功测量方法

针对快速傅里叶变换(FFT)分析电力系统谐波及Hilbert变换测量无功功率时的采样非同步问题,推导出了基于两点Hermite插值的同步化公式.该方法对由固定采样频率采得的序列进行重新定位,利用Hermite同步化公式获得当前实际信号的同步采样序列,从算法上实现对信号的同步跟踪,然后用普通FFT变换分析各次谐波参数以及用Hilbert变换测量无功功率.仿真结果表明,用该方法进行电网谐波分析和无功测量,同步化公式简单,运算量小,测量精度高,对于工频波动较大的情况仍具有很好的分析测量结果.     

基于双窗全相位FFT双谱线插值的谐波和间谐波分析算法

在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度.本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法.该算法利用双窗全相位快速傅里叶变换主谱线相位值来估计信号初相位,选择紧邻峰值频点的左右两根谱线进行频率和幅值的插值校正,结合多项式...     

基于混合卷积窗三谱线插值的谐波分析方法

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在谐波检测分析中被广泛应用,但因非同步采样和非周期截断信号,会产生频谱泄漏和栅栏效应问题,导致谐波测量出现误差.为提高谐波测量的准确度,提出用Hanning窗和Kaiser窗运用卷积运算构成一种新的混合卷积窗函数的三谱线插值FFT的谐波检测方法.仿真...     

基于Hermite插值同步化算法的电网谐波与无功测量方法

针对快速傅里叶变换(FFT)分析电力系统谐波及Hilbert变换测量无功功率时的采样非同步问题,推导出了基于两点Hermite插值的同步化公式。该方法对由固定采样频率采得的序列进行重新定位,利用Hermite同步化公式获得当前实际信号的同步采样序列,从算法上实现对信号的同步跟踪,然后用普通FFT变换分析各次谐波参数以及用Hilbert变换测量无功功率。仿真结果表明,用该方法进行电网谐波分析和无功测量,同步化公式简单,运算量小,测量精度高,对于工频波动较大的情况仍具有很好的分析测量结果。     

基于引入松弛因子的改进式单通道FastICA的间谐波检测方法

为改善高阶FastICA间谐波检测算法对初值敏感性的问题,提出一种基于松弛因子的改进式单通道FastICA间谐波检测方法。首先,对单通道信号延迟处理构造观测信号矩阵,采用主分量分析法(PCA)对其降维处理。其次,利用最速下降法求得松弛因子,并对迭代初值进行修正。然后,通过对称正交化FastICA算法对观测信号进行分离,得到基波、谐波和间谐波的频率,借助最小二乘法估计出相应的幅值和相位。仿真结果表明,该算法不仅能够较精准地检测到间谐波及其相关参数,同时降低了高阶算法对初值的敏感性。     

基于间谐波泄漏的谐波间谐波检测新方法

在同步采样条件下,间谐波对谐波以及间谐波之间的频谱泄漏是产生检测误差的主要原因。为此,文中提出一种谐波间谐波检测新方法来消除间谐波对谐波的频谱干扰,该方法根据间谐波旁瓣泄漏特点,对谐波邻近的间谐波泄漏谱线进行指数拟合求取间谐波在谐波频点处的泄漏值,进而得到较精确拟谐波信号,然后进行时域采样分离拟谐波信号得到拟间谐波信号。通过对频率相近的间谐波采用补零法进行频段划分,各频段进行加窗插值后得到较精确间谐波参数。最后,算例仿真误差结果验证了该方法的有效性。     

基于Synchrosqueezing小波变换的谐波和间谐波检测方法

非线性电力元件的广泛使用使电力系统的谐波和间谐波污染越来越严重。为准确计算谐波和间谐波的参数特征,以有效克服噪声影响,提出基于Synchrosqueezing小波变换的谐波和间谐波的一种检测方法。首先对电力系统信号进行连续小波变换;然后确定同步挤压阈值,对连续小波变换结果进行同步挤压,并利用同步挤压结果计算电力信号主频率;最后,设置提取频率区间,将电力信号分解为一组内蕴模态类函数分量(IMT),并结合Hilbert变换及最小二乘拟合,精确计算噪声背景下谐波和间谐波的幅值与频率。通过模拟信号和实测信号对所提方法有效性进行了分析,实验结果表明,与Prony和HHT方法相比,本文方法通过同步挤压有效抑制了噪声干扰,谐波和间谐波的检测精度有较好的提高。     

基于噪声子空间分解MUSIC函数的谐波／间谐波检测算法

针对电力系统中存在的谐波和间谐波问题,提出了基于噪声子空间分解MUSIC（DNS-MUSIC）函数的谐波 ／间谐波检测方法。利用信号自相关矩阵的特征值分解理论,将信号的自相关矩阵分解为信号子空间和噪声子空间,利用2个子空间的正交性进一步分解噪声子空间,对其进行变换,构造出基于噪声子空间分解的特征多项式（DNS-MUSIC函数）,求解该多项式得到信号基波和谐波频率预估计,结合消噪思想检测电力系统信号频率成分,然后利用扩展Prony法检测信号的幅值和相位。通过仿真实验与其他经典算法比较,结果证明了所提算法的可行性、高效性和稳定性。     

一种实时精确估计电力谐波和间谐波参数的方法

提出一种电力谐波和间谐波参数实时高精度估计的新方法。首先利用对称窗函数的能量谱重心导出各电力谐波的频率和相位的估计算法;接着使用Parseval定理推导出精确估计电力谐波幅值的计算公式;进而分析了估计误差,估计误差仅与加权窗函数的能量分布特性有关,某次谐波的估计相对误差不大于窗函数在频域中旁瓣所占能量与总能量的比值。最后,仿真试验表明,所提方法与其他加窗快速傅里叶变换插值校正分析方法在计算耗时上有明显优势。模拟试验证明,所提方法很适合用于嵌入式系统和数字信号处理器,是一种很实用的算法。     

基于随机子空间结合稳定图的间谐波高精度检测方法

为精确检测间谐波参数,提出了基于随机子空间辨识(SSI)与稳定图法相结合的间谐波检测方法.SSI算法可以直接根据含有系统特征信息的端部量测数据检测出系统的参数,首先结合稳定图检测出间谐波分量的个数和模型阶次,然后用SSI算法直接对原始含噪信号精确检测出各间谐波分量的实际频率,如果信号的信噪比大于10 dB,则无须去噪,用最小二乘法对各间谐波分量的幅值进行精确检测.分别针对间谐波数值仿真信号、舍噪调幅信号及电弧炉电流信号进行间谐波分析,结果表明:该方法抗噪声能力强、计算速度快、检测精度高,尤其对时变性较强的调幅性间谐波信号具有强适应性.仿真结果验证了该方法的可行性与有效性.     

谐波和间谐波三参数识别的SSI-LS方法

为精确检测谐波和间谐波的三参数,提出了基于随机子空间辨识（Stochastic Subspace Identification, SSI）与最小二乘（Least Square）法的谐波和间谐波三参数检测方法。运用奇异值差值法确定SSI-LS算法的阶数;利用SSI算法直接对原始含噪信号精确检测出各谐波和间谐波分量的频率;当信噪比大于20 dB时,应用最小二乘法对各谐波和间谐波分量进行幅值和相位的估计,从而实现了谐波和间谐波的三参数识别。分别针对含有噪声和直流分量的谐波和间谐波数值仿真信号和频率相近且幅值相差百倍的谐波和间谐波信号作谐波和间谐波的三参数识别。仿真分析表明该方法抗噪声能力强、检测精度高、计算速度快,尤其是对信号中各谐波和间谐波分量的相位检测精度高、对频率相近且幅值相差百倍的谐波和间谐波信号具有较高的分辨率,为电力系统谐波和间谐波的精确检测提供了新的思路与方法。     

基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计

由于传统Prony算法对谐波与间谐波的检测易受噪声影响,为了提高参数估计精度,准确提取谐波和间谐波的频率、幅值和相位,提出了一种基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计方法.该方法主要思路是先用数学形态学构建形态滤波器去除噪声,可以克服传统Prony算法对噪声敏感的不足;然后再将去噪拟合后的谐波信号进行改进Prony分析.该方法针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性参数的求解过程,对比小波消噪求解谐波各参数的方法优化了去噪效果.通过MATLAB对谐波信号进行编程分析,发现该方法在噪声情况下仍能得到较高精度的谐波与间谐波幅值、频率和相位参数估计,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于特征值分解和快速独立分量分析的谐波/间谐波检测方法

针对电力系统谐波污染问题,提出了基于特征值分解和快速独立分量分析(FastICA)的谐波/间谐波检测算法。该方法在不需要任何先验知识的情况下,将单道电力系统混合信号通过时间延迟构造出多道观测信号,对其自相关函数进行特征值分解确定原谐波/间谐波信号中源信号频率成分的个数,确定观测信号矩阵的阶数,再利用FastICA算法对谐波/间谐波信号中各个频率成分进行分离提取,借助频谱分析得到各个成分的频率估计。在此基础上,借助最小二乘法对谐波/间谐波信号进行幅值和相位估计。通过仿真实验与其他经典算法比较,充分说明了所提出算法的可行性、准确性和有效性。