基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测

国标GB/T15543-2008要求电压不平衡度计算需在获取基波幅值和相位基础上再求取相序分量,但其计算方法涉及开方运算与相角求取,不利于嵌入式系统实现。本文构建新型B-N互卷积窗函数,推导基于新型B-N互卷积窗三谱线改进FFT修正算式,采用改进坐标分区法实现相序分量求取。据此提出基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测方法。避免了复杂开方运算,提高了基波幅值和相位的检测精度,最终实现三相不平衡度的快速准确检测。仿真实验结果表明,本文提出算法在基波、谐波及噪声干扰情况下,均能有效实现不平衡度的准确检测,相比国标推荐方法,实现简单且准确度更高。     

基于CML的配电网μPMU相量测量算法

配电网受谐波和噪声干扰严重,电压相量的计算难度更大,传统的输电网相量测量精度不能满足配电网的要求。为提高配电网电压相量幅值和相角的测量精度,提出了一种基于条件最大似然估计法(conditional maximum likelihood estimation,CML)的配电网微型同步相量测量单元(μPMU)的相量测量方法。该算法建立了三相不平衡系统的信号模型,在待测量最多包含两个未知量且待测量矩阵与单位矩阵正交不等于零时,利用三相矩阵与样本协方差矩阵的特征向量正交来获取待测量,进而通过几何特性推导出电压相量的幅值及相位表达式,降低了运算量。通过Matlab进行了仿真验证,仿真结果表明所提方法能够在一定程度上提高配电网电压相量幅值和相位的测量精度。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法北大核心

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

基于Root-MUSIC频率估计的改进加窗插值FFT相位测量算法研究

在微电网高精度相位测量领域中,为了克服间谐波对加窗插值FFT中的插值多项式拟合算法的精度影响而使相位测量精度明显下降的问题,本文提出了一种加窗插值快速傅里叶改进算法,即采用Root-MUSIC算法准确频率估计,修正Blackman窗三谱线插值FFT频率公式,得到多项式两个变量准确值,修正了之前加窗插值FFT算法由于间谐波等扰动的长范围及短范围频谱泄露造成的变量不准确问题,在得到修正后变量基础上修正相位表达式,从而得到准确地相位值。仿真表明,本算法在存在间谐波扰动的情况下可以很好地估计频率,具有很高的相位测量精度,同时抗噪声干扰能力较强。     

基于电压幅值的不平衡度算法

针对当前三相电压不平衡度计算方法存在的问题,提出新的计算方法—向量等效法,即把三相电压向量分解成水平、垂直分量,并计算出水平、垂直分量与相电压的关系式,通过相关计算推导,得出相位正、负序分量以及三相不平衡度与三相电压幅值大小的关系,从而计算正、负序分量以及三相不平衡度。向量等效法只需电压幅值大小就能算出结果,而根据国标定义则需要电压幅值与相位才能计算,但最终结果两者一致,说明该方法计算简单且有效。     

不平衡工况下电网电压序分量快速提取方法

快速准确地获取三相不平衡电网电压的序分量(即正、负、零序分量)是实现高性能并网逆变器控制的基本要求。文中提出了一种实用的瞬时序分量提取方法,可提高不平衡电网电压序分量的提取速度。首先,使用虚拟正交信号构建法和单相锁相运算获得虚拟三相电压相量,之后利用对称分量法和单相锁相逆运算,即可快速获得序分量的幅值和实时相位。该方法仅需电网电压及其虚拟正交信号,即可直接获得瞬时电压序分量,无需闭环检测方法中的参数设计和调试过程,且计算精度能够满足工程要求。通过MATLAB/Simulink实时仿真平台验证了该方法的正确性。     

基于有效值的台区电流不平衡度计算方法研究*

为解决在相位信息缺失条件下三相电流不平衡度准确计算的难题,提出了一种基于基波电流有效值的低压台区电流不平衡度计算方法。文章分析了基于对称分量法的电流不平衡度计算方法,以及在相位信息缺失条件下,4种常用三相电流不平衡度工程计算方法的差异性;基于对称分量法分解规律,将三相不平衡电流相量分解为两组相位对称的电流相量。在相位对称条件下,推出基于基波电流有效值的电流不平衡度计算式,确定不同工况下两组电流不平衡度的主从关系;结合低压台区负荷电流的不平衡特性,分析了计算方法在低压台区三相电流不平衡度计算中的适用性及差异性,并对低压台区运行数据进行实测验证。与4种常用工程计算方法相比,所提方法与对称分量法计算结果更加接近,且基本一致。     

一种改进的三相不平衡电压暂降检测算法

目前电压暂降成为了影响电能质量的主要因素,对电网电压进行快速且准确地检测是进行电压暂降治理的前提。文中针对三相不平衡电压暂降,依据对称分量原理提出了一种改进的三相不平衡电压暂降的检测算法。该算法在双dq变换的基础上,首先将所检测的电压信号进行正序负序坐标变换,而后通过三个连续的采样点对坐标变换后dq坐标系下的正序、负序分量中的直流成分进行快速提取,继而通过幅值与相位的计算可分别求得电压正序、负序电压的幅值与相位。最后,MATLAB/Simulink仿真结果验证了该方法的先进性与有效性。     

基于全相位FFT改进相位差法的自动准同期并列参数测量

发电机准同期并列的关键在于对并列双方电压参数的快速准确测量。但由于并列双方电压频率不同,很难同时对双方电压做到同步采样,传统的基于快速傅里叶变换(Fast Flourier Transform,FFT)的准同期并列参数测量结果因频谱泄露产生较大误差。为抑制泄露,提高参数测量精度,引入了全相位频谱分析技术,并分析了全相位FFT与常规卷积窗FFT的区别与联系。在此基础上提出了基于全相位FFT的发电机准同期参数测量方法,并对全相位FFT相位差法进行了改进,提出了简洁的基波频率及幅值计算方法,使其更好地满足准同期并列的需要。通过仿真计算验证了所提方法性能优良,能有效克服频率波动、谐波、噪声及电压非稳态变化等不同情况的影响,实现并列双方电压参数的快速准确测量。     

变频器缺相故障检测及相序自适应方法

讨论了四象限变频器的缺相故障快速检测及相序自适应的方法。通过基于双广义二阶积分的软件锁相环,分别对三相电压正序和负序进行锁相,获得三相电压在两种相序下的幅值。对三相电压各种情况所对应的正序、负序分量进行分析,结合锁相环计算出的正序或负序分量的幅值,分辨出三相电压是否过低或缺相及相序情况。经过MATLAB/Simulink仿真验证,15 ms内即可对缺相故障及相序做出准确分辨,证明所述方法切实可行。     

干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术

首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。     

基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法

用于电力系统谐波分析的加窗插值FFT算法中,Hanning窗算法运算量小,但测量精度较低,Blackman-Harris窗算法分析精度高,但插值修正公式计算复杂.提出一种基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法.推导了Nuttall窗的显式插值系数公式,以及谐波的频率、幅值和相位的插值修正公式.通过消除基波对2次谐...     

基于卡尔曼滤波和加窗插值谐波分析法的介损测量方法

加窗插值的谐波分析法可减轻非同步采样对介质损耗角测量的影响,是一种非常有效的介质损耗角计算方法。但在有噪声干扰、特别是在信噪比较低的情况下,用这种方法进行介质损耗角测量时产生的误差足以掩盖真实值。为此作者提出先将信号进行卡尔曼滤波处理,再使用加窗插值的谐波分析法计算的介质损耗角测量方法。仿真结果表明,与原有算法相比,所提出的方法能明显提高测量准确度。     

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。     

面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置

快速实时测量宽频相量对于宽频振荡抑制有着重要意义。然而,已有宽频相量测量装置主要面向监测类应用,响应速度慢。研制了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法,实现多模式宽频相量测量;采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间;通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。通过性能测试发现,所研制的宽频相量测量装置响应速度快、准确度高,能满足宽频振荡抑制等应用对相关性能的要求。     

基于DSP及AD7656的电能质量在线监测终端的设计

利用32位高速数字信号处理器和16位高精度AD转换芯片构建了电能质量在线监测装置。在硬件设计基础上,数字信号处理器(DSP)在软件设计中采用IQ运算格式,可有效保证计算精度。该平台通过均方根值法计算电压电流有效值,快速傅立叶变换(FFT)计算电网谐波,正负相序理论计算三相不平衡等稳态现象并且采用平方检波法可在6.8 ms内准确检测出电压跌落。实测结果表明,所设计的电能质量在线监测装置不但可以监测各种电参数,而且可以实现对电压跌落、上升等电能质量信号的准确测量。     

基于余弦自卷积窗的高精度介质损耗角测量算法

介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是高压电容器件预防性试验的重要组成部分,实现DLA的精准测量对电力系统稳定运行具有重要意义。在非同步采样和非整数周期截断情况下,利用加截断窗插值算法来提高快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测DLA的精度;在分析余弦窗函数频谱特性的基础上,提出通过卷积运算并以8项余弦窗为母窗构造余弦自卷积窗(cosine self-convolution window,CSCW)函数;再基于双谱线插值算法原理,推导出2阶CSCW函数的双线插值校正公式,并由此提出了高精度DLA测量方法,精度对比实验表明,该算法能高精准地提取信号相位参数。最后,将加CSCW双谱线插值FFT算法应用于电容型器件的DLA测量,验证了算法的有效性和高精度。     

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。