结合频率信息的相关函数法用于介质损耗的测量

当电力系统频率波动时用相关函数法计算介质损耗(介损)存在误差,为了提高精确度提出了结合频率信息的改进相关函数法.改进算法使用加汉宁(Hanning)窗插值算法获得电力系统频率,然后根据频率和抛物插值公式获取整周期的采样序列,对所得整周期的采样序列采用基于辛卜生公式的改进相关函数法计算介损.原算法与改进算法的仿真结果表明改进算法精确度远高于原算法,信号频率为49～51 Hz范围内它使介损最大误差从10-2减少到了10-4,针对实测信号改进算法的精确度也远高于原算法,表明改进算法能有效减轻频率波动给介损测量带来的误差.     

基于正交分解的介质损耗因数数字测量算法

首先概述了过零点电压比较法、谐波分析法等几种现有的介质损耗因数tand 数字化测量算法的优缺点,分析tand 的物理意义及其谐波条件下的定义问题。将电压与电流定义为欧氏函数空间的2个向量,利用正交特性将泄漏电流分解为相互正交的有功分量与无功分量,进而提出了基于正交分解的tand 数字化测量算法及其简化计算公式。最后分别在电压无畸变、电压含谐波、电压频率波动、采样频率以及采样时间长度变化时,对文中提出的介损测量正交分解法进行仿真验证,并与谐波分析法进行比较分析。仿真结果显示,当电压频率波动与采样数据长度变化时,正交分解法的最大测量误差分别为谐波分析法的23.72%与5.35%;采样频率变化对2种方法的影响相同;在电压频率为50.5 Hz时,tand 实时测量值的波动幅度降低了110倍。该算法物理意义明确,计算简单,测量结果精确、稳定,可用于tand的离线测量与在线监测。     

结合频率信息的相关函数法用于介质损耗的测量

当电力系统频率波动时用相关函数法计算介质损耗（介损）存在误差,为了提高精确度提出了结合频率信息的改进相关函数法。改进算法使用加汉宁（Hanning）窗插值算法获得电力系统频率,然后根据频率和抛物插值公式获取整周期的采样序列,对所得整周期的采样序列采用基于辛卜生公式的改进相关函数法计算介损。原算法与改进算法的仿真结果表明改进算法精确度远高于原算法,信号频率为49～51 Hz范围内它使介损最大误差从10-2减少到了10-4,针对实测信号改进算法的精确度也远高于原算法,表明改进算法能有效减轻频率波动给介损测量带来的误差。     

基于软件方法提高介质损耗角的在线监测精度

为提高容性设备介质损耗角的在线监测精度,采用小波分析法预处理采样数据,以减小高次谐波和噪声干扰对临测系统精度的影响,并利用修正积分区间法改变采样频率,使采样频率和电网频率始终满足整数倍的要求,从而提高相关系数法的计算精度.对数字信号进行仿真,结果表明,该改进方法在计箅介质损耗角的误差精度上较传统的相关系数法的计算误差精...     

计算电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进

由于不能在整周期区间内准确积分,当采样频率与电网信号频率不同步时,采用有限时间离散相关函数法计算电容型设备的介质损耗因数(介损)会产生较大的误差.采用插值法修正了相关函数法的积分区间,用梯形积分代替矩形积分,采用优化的采样频率和采样点数来提高计算精度.仿真实验表明经过修正的相关函数法对电网频率波动有较强的抑制能力,可明显减少介损的计算误差,从而不必使用同步采集卡.此外,该方法的采样频率不高、采样点数不多,易于通过基于微控制器单元(MCU)或数字信号处理器(DSP)的测量系统实现.     

tanδ高准确度测量的加权插值FFT算法

在用谐波分析法对介质损耗因数进行在线监测时,电网频率的波动使数据采样频率与电网频率间不同步给测量系统带来很大误差。为实现介质损耗因数的高准确度测量.本文针对误差产生的原因提出了采用海宁加权插值快速傅立叶变换FFT算法对采样信号进行处理,从而跟踪系统频率的变化并对谐波分析得到的信号参数进行校正。该算法附加运算量少,受电网谐波影响小。数字信号试验结果表明该算法有较高的准确度,能够满足介质损耗因数在线监测的要求。     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

基于小波和改进相关分析的介损测量方法

相关函数法用于介损在线测量时，电网频率波动及存在高次谐波等因素严重影响了基波相位测量的准确度。为了提高相关函数介损在线测量的准确度，文中首先对这种方法存在的问题进行了简要分析，在此基础上提出了对传统相关函数法进行改进的措施，其主要思想是对采样频率和数值积分方法进行修正和改善，并利用小波分析这一优良的时频分析工具提取基波信号。仿真分析和实践表明，改进方法较原有相关函数法在测量准确度上有较大的提高。     

应用改进的布莱克曼插值算法精确估算介损角

使用谐波分析法对介质损耗因数进行在线监测时,由电网频率波动引起的非同步采样会给系统测量带来很大误差。为实现介质损耗角的高精度测量,笔者结合现在数字信号处理芯片的处理能力,提出了加布莱克曼窗的插值DFT修正算法来分析介损的测量,并根据介损角的定义进一步对由插值算法得到的介损进行了修正。仿真结果表明,该算法得到的介损误差较小,精度受频率的波动影响较小,对介质损耗角的在线测量有一定的参考价值。     

介质损耗因数的卷积窗加权算法

用谐波分析法测量介质损耗因数时, 数据采样不同步所引起的频谱泄漏会造成测量误差.为抑制这种误差,本文提出了一种新算法--卷积窗加权算法.该算法的特点是:①实现简单且精度高,无须同步采样措施, 在正常的电网频率波动范围内, 只需用三阶卷积窗对三个额定周期的采样信号加权便可将频谱泄漏引起的测量误差减少到可以忽略的程度;②运算量少,每次测量所需乘法次数和加法次数仅约为采样点数的两倍,比FFT所需的计算量小得多,且点数不受限制.     

用傅里叶变换测量介质损耗因数tan δ的软件同步算法

计算分析了当电网频率漂移时,通过传统的离散采样用快速傅里叶变换(FFT)计算电力设备的介质损耗因数tanδ时,由于硬件设计的采样周期不能随电网频率漂移而相应地改变,从而给tanδ测量结果带来严重的计算误差。提出了一种利用采样序列数据修正方法,这种方法通过检测信号的周期确定周期修正量,根据大于或小于0决定是增加或者减少采样周期来解决传统傅里叶计算方法的计算误差问题,文中阐述了算法的实现过程,并介绍了一种适用于实验室和现场的通过阻容变化改变相位角的简单而准确的模拟电路。计算机模拟和实测结果表明,文中提出的算法可很好地解决传统傅里叶方法测量tanδ的精度与稳定性不高的问题,在12位A/D精度、电网频率波动±0.2Hz条件下,数据经过修正计算后tanδ测量误差小于5×10-4,对提高tanδ测量精确度及稳定性有重要作用,可在目前广泛使用的微控制单元(MCU)中很好地实现。     

基于改进Morlet小波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义.一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想.提出一种基于改进Morlet小波变换的相量及功率测量新算法.改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性.MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度,能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet 小波频率窗口外信号分量(谐波、间谐波)的干扰,且无需同步采样.     

采用二次DFT的高精度介损数字测量方法

为了减小离散傅立叶变换(DFT)算法用于介损测量中出现非同步采样造成的误差,提出了一种改进的算法。在等时间间隔采样的条件下,先使用一次DFT计算出实际的工频周期,修正每个工频周期的实际采样点数,使之满足同步采样条件,再采用二次DFT求出介质损耗角。通过软件仿真,在考虑电网频率波动和谐波含量变化的情况下,模拟采用不同的采样模数转换(A/D)分辩率和采样频率,对该改进算法与传统DFT算法进行分析比较,证明了该改进算法在计算精度、算法稳定性方面大大提高。根据仿真结果,对采用该改进算法的介损测量设备的硬件选型提出了建议,并给出了相应的A/D分辨率、采样频率的建议值。     

基于Kaiser窗频谱校正的介质损耗因数测量

采用基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权的谐波分析法可减轻非整周期截断对介质损耗因数tanδ测量的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约.Kaiser窗可定义一组可调的窗函数,自由选择主瓣与旁瓣衰减之间的比重,因此能全面地反映主瓣与旁瓣衰减之间的交换关系.本文讨论了Kaiser窗的旁瓣特性,提出了基于Kaiser窗双谱线插值FFT的tanδ测量方法,运用多项式拟合求出了实用的插值修正公式,推导了信号初相角及tanδ的计算式.仿真结果表明,Kaiser窗函数抑制频谱泄漏效果好,基于Kaiser窗的双谱线插值FFT方法克服了谐波干扰、基波频率波动、采样频率变动、采样时间长度变化及白噪声对tanδ测量的影响,且设计实现灵活,测量结果精确、稳定,可用于介质损耗因数tanδ的离线测量与在线监测.     

改进基波相位分离法在介损角测量中的应用

为有效减少基波相位分离法在非同步采样时给介损角测量带来的误差,提出了加汉宁窗插值的改进基波相位分离法。介绍了该算法的原理,给出了非同步采样情况下该算法的计算公式。因矩形插值积分公式将小积分区间的被积函数看成常量容易导致算法误差增加,所以采用梯形插值积分公式,给出了相应的计算公式,并分析了原因,它可以提高非同步采样时该算法测量所得介损角的准确性;针对该算法需要获得信号频率、且使用硬件方法获得频率时增加系统硬件环节的问题,使用了加汉宁插值谐波分析法快速、高精度获得基波相位分离法需要的信号频率,该算法在获得较高介损角精确度的同时减少了硬件环节。仿真结果显示结合加汉宁窗插值的改进基波相位分离法使非同步情况下的介损角测量精度有所提高,最大误差从4.04×10-4rad下降到了5.52×10-5rad,算法精度在49.5～50.5Hz频率范围内更加稳定,且无需外部条件获得信号频率,是介损角测量的一种有效算法。     

采用数据拟合算法在线监测介损角

在线监测介质损耗角(简称介损)是评估电容型设备绝缘状况的重要手段.针对介损在线监测传统算法的误差,提出了一种数据拟合算法,以直流分量幅值、基波频率、基波和谐波分量幅值以及初相角为优化对象,用数学模型来拟合电流、电压的采样数据.利用小波分析对信号进行降噪处理,去除随机噪声分量,并采用傅里叶测频修正电网实际频率,以此提高拟合精度.仿真结果显示,该方法的介损测量误差精度可达到,在电网频率波动情况下,与传统的谐波分析法相比,具有较好的可行性和优越性.     

基于准同步离散傅立叶变换的介损测量方法

采用基于离散傅立叶变换 (DFT)的谐波分析法测量介损时 ,因电网频率波动使测量精度不能满足标准要求。因此提出了基于准同步DFT的介损测量法。该方法能有效减小未完全整周期采样所造成的测量误差。数值仿真结果表明 ,该方法的测量精度明显高于谐波分析法 ,当频率波动时对不同电流、电压信号的初相角 ,其测量精度均能满足绝对误差 <0 1% ,且计算量小 ,实现方便     

基于离散傅里叶级数的非同步采样下谐波功率测量算法

为准确测量谐波功率,提出一种基于离散傅里叶级数的算法。误差分析表明,在非同步采样下,该算法误差较大,且其与电网实际频率的波动近似呈正比。针对此,通过修正三角基函数集和采用准同步迭代运算方式,提出减小计算量的方法,并对算法进行优化。仿真结果表明,稳态条件下,所提优化算法可适应电网频率±0.5 Hz的波动,计算准确度达10-6量级;在准稳态条件下,该算法用于谐波电能计量的准确度也高于对比的三种算法,验证了所提优化算法的有效性。     

基于Nuttall窗三谱线插值的介损角测量方法

采用FFT谐波分析方法进行介质损耗角测量时,由于非同步采样会导致频谱泄露和栅栏效应,给介质损失角测量带来较大误差。为提高介损测量精度,文中提出基于Nuttall窗的三谱线插值介损测量方法。通过加Nuttall窗进行FFT得到离散序列,由三谱线插值进行频谱校正得到电压电流基波相位,根据两者相位差来计算介质损耗角。在基波频率波动、三次谐波含量变化、白噪音存在和采样点数变化的情况下测量介损角。仿真分析结果表明,Nuttall窗具有良好的旁瓣性能,能更好抑制频谱泄露,减小测量误差,所提方法测量介质损耗角时具有较高计算精度。     

一种介质损耗因数在线监测新方法

应用传统方法对介质损耗因数进行在线测量存在许多内在的性能局限,包括同步采样、间谐波和电力系统频率必须保持不变等问题。在频率波动和间谐波都存在的非稳态信号环境下,采用传统方法不能保证测量的准确性。文章提出一种对电力设备介质损耗因数进行在线测量的高准确度改进方法。新提出的包括数据截断和数据叠加的数据处理方法,能够补偿数据频谱泄漏所引起的相位偏移,它能够准确地提取基波信号并计算介质损耗因数。数据仿真和实际工程测量结果表明,新方法不受以上所提局限的影响,具有良好的应用可行性。