基于二次插值理论的电子式互感器数据同步的研究

首先介绍了电子式互感器的数据同步问题,并针对线性插值的同步算法进行了分析,指出了该算法的不足之处.在此基础上,提出了基于二次插值理论的同步算法,并进行了误差的理论和仿真分析.结果表明,二次插值同步算法可以有效提高同步的精度,尤其在包含高次谐波的数据同步方面,优势极为明显.二次插值同步算法符合IEC60044-8的误差要求,微机测量装置中易于实现,适于实际应用.     

改进埃特金插值理论在智能变电站中的应用

分析了电子式互感器数据同步采样方面的问题,指出了二次插值理论和三次样条插值理论同步算法的不足。只有当数据采样频率较高时,才能使二次插值误差精度得到明显提高。三次样条插值的边界问题使计算过程变得复杂、计算量显著增大。提出了一种基于改进的三阶埃特金插值理论的同步算法,并对该算法的误差进行了理论分析和仿真。仿真验证结果与理论分析基本吻合。不同运行状态下,基波和各次谐波幅值及相角误差精度均满足IEC60044-8标准规定。改进后的三阶埃特金插值计算量小、精度高,在微机测量装置中易于实现,适于实际应用。     

基于三次样条插值理论的电子式互感器数据同步

介绍了电子式互感器的数据同步问题,并对线性插值和二次插值的同步算法进行分析,指出线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和二次插值算法在低采样频率下误差改进不明显。提出了基于三次样条插值理论的同步算法,并进行了误差的理论分析和数值仿真计算。理论误差分析表明,该算法相比较于线性插值算法和二次插值算法,误差值至少降低2个数量级;数字仿真验证显示,每周期48点采样时,稳态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.000 38%,暂态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.005%,采样值误差均降低2个数量级以上。在包含基频量和高次谐波电量的二次设备中,该算法可降低各采样点的相对误差,方法误差精度均可满足IEC60044标准规定的电子式互感器的误差要求,即稳态测量精度0.2级和暂态分量最大瞬时值误差小于±1%。     

智能变电站数字采样下双重插值算法对高次谐波测量精度的影响

智能变电站数字化采样之后,间隔层二次设备需要对合并单元发送的SV采样数据作同步插值处理。为实时跟踪测量电力系统的运行频率,计算模块需要通过插值重构的算法进行重采样。为分析双重化插值带来的误差影响,本文详细分析了拉格朗日和牛顿插值算法的理论最大误差,对高次谐波的精度影响进行了量化分析和补偿计算。最后提出了进一步提高插值算法下高次谐波测量精度的思路和方法。     

正弦信号二次插值算法的误差分析

在电力系统的模拟信号采样和处理过程中,为了降低频谱泄漏,经常采用二次插值算法。该文从理论分析和数值仿真两个方面,对二次插值算法在正弦信号分析中存在的误差进行了详细的研究,得到了误差范围的解析表达式。该误差分析结果对于掌握正弦信号数字测量的精度和选择采样频率有着指导意义,为测量数据的后续分析处理提供了理论基础。     

正弦信号二次插值算法的误差分析

在电力系统的模拟信号采样和处理过程中,为了降低频谱泄漏,经常采用二次插值算法.该文从理论分析和数值仿真两个方面,对二次插值算法在正弦信号分析中存在的误差进行了详细的研究,得到了误差范围的解析表达式.该误差分析结果对于掌握正弦信号数字测量的精度和选择采样频率有着指导意义,为测量数据的后续分析处理提供了理论基础.     

采样值报文抖动对基于线性插值理论的电子式互感器数据同步算法的影响研究

采样值报文的抖动会导致电子式互感器数据同步的插值精度出现偏差,甚至在报文抖动幅度较大时出现严重的插值错误,进而导致间隔层测控装置出现误测量或保护装置不正确动作。针对此问题,以工程中常用的线性插值算法为背景,建立了报文的抖动影响下电子式互感器数据同步的插值模型,推导了线性插值算法的插值误差;根据信号中是否包含谐波分量,分别仿真计算了稳态和暂态情况下各影响因素对线性插值算法插值精度的影响。计算结果表明:在低采样速率时,报文抖动对数据同步插值算法的影响不明显,随着采样速率的增加,报文抖动对插值算法插值精度的影响增大;插值误差的大小与报文的抖动幅度成正比。此外,报文抖动影响下谐波的波次及幅度也使线性插值算法的插值误差增大。研究结果对于分析存在报文抖动时,电子式互感器数据同步的插值精度具有重要意义。     

考虑高次谐波影响的智能配电合并单元改进采样数据同步方法

通过合并单元进行不同电子式互感器间的采样数据同步过程中,当信号内存在谐波尤其是高次谐波时,现有方法难以准确地还原采样间隔处的数据,导致同步误差较大。针对这一问题,提出了一种改进采样数据同步方法。基于三样条插值理论,研究了采样数据的整体特征,用连续的分段三次函数描述采样点间的波形,提高了重采样精度。再根据插值算法原理与采样特征,通过归一化处理、矩阵变换、收敛性分析等方法,减小了计算量。最后通过仿真验证,该方法能够保证不高于21次谐波的重采样数据不失真,且计算时间仅为同等精度插值算法的10%左右。改进算法提高了采样数据同步精度,同时又解决了高精度插值运算量大的局限性,具有工程应用价值。     

一种提高数据同步精度的自适应插值算法

研究了电子式互感器采样不同步时数字化智能电子设备(IED)的数据同步问题。在推导一阶Lagrange插值算法精确误差公式的基础上,计算了内、外2种插值方法的瞬时和相量误差,以及对继电保护和测量的影响。传统减小误差的算法只涉及采样率,而一阶Lagrange插值算法与采样率和采样偏移时间都相关。通过研究误差随采样偏移时间变化的规律,用最小二乘法以抛物线方程拟合复杂误差轨迹方程,在限定误差的前提下简化了分析。在此基础上,提出了一种自适应调整插值基准时刻的算法,经分析验证该算法可以有效降低误差。     

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。     

基于三次样条插值的算术傅里叶谐波分析方法

数字化变电站采用固定采样频率10 k Hz采样数据,每周期采样点数为200,不为2的整数次幂;且基波频率的波动会导致非同步采样,直接运用离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差,不满足电力系统谐波分析精度的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点,目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号进行插值,而插值过程将不可避免地引入误差,影响到AFT算法的谐波分析精度。AFT常用的插值算法为零次插值,此方法存在较大误差,严重影响谐波分析精度,不能满足电力系统的要求。对比了四种平面插值算法,通过仿真分析比较了这四种方法对AFT谐波分析精度的影响。最后选用三次样条插值算法来提高AFT的谐波分析精度。仿真结果表明:在非同步采样条件下,用三次样条插值的AFT谐波分析方法精确度高,稳定性好,满足谐波分析精度的要求,为电力系统谐波分析开辟了新思路。     

智能变电站的电子式互感器数据同步算法研究综述

由一次设备数据采集方式的改变而引起的电子式互感器数据同步问题,维系着间隔层设备准确、稳定和可靠的运行。介绍了按变电站发展趋势普及的综合自动化变电站、智能变电站和超导变电站现状和网络结构特点,指出了智能变电站异于其他两者的典型特征;阐述了电子式互感器的分类和特点,引出了合并单元中的脉冲同步法、插值法和基于IEEE 1588协议的同步法等三种数据同步算法,并论述了插值法的优越性;研究了数值分析中的插值法,针对迄今国内文献中提到的插值算法进行了详细的误差分析,补充和整理了部分插值模型,为相关技术人员对算法的选择提供参考。     

基于分段插值同步化算法的谐波测量

传统的基于FFT的电力谐波测量方法由于频谱泄漏问题,在测量基频偏移信号或者频率不断波动的非稳态周期信号时存在着较大的误差。现采用一种时域插值的方法对非同步采样序列进行重新定位,依据序列的二次差商大小对信号进行分段并分别采用线性插值和Hermite插值两种算法进行二次同步化。在基频偏移固定和基频不断波动的两种情况下进行仿真计算。结果表明,分段插值同步算法能够适用于上述两种情况的谐波测量,在兼顾计算效率的同时,满足了GBT 17626.7-2008国标规定的精度要求,是一种具有实用性的方法。     

Sagnac型光纤电流互感器数据同步的研究

针对Sagnac型光纤电流互感器进行了数据同步方法的研究。根据Sagnac型光纤电流互感器数字闭环信号检测原理,确定了基于插值的数据同步方法。为了提高测量精度和实时性,提出了基于高采样率的线性插值的数据同步技术,并对其误差进行了理论与仿真分析。结果表明,采样率为200点/周波的线性插值法能够实现互感器的数据同步,并且其稳态下的幅值、相位误差分别小于0.014%、0.12′,暂态下的幅值、相位误差分别小于0.2%、1.2′,均远远低于IEC60044-8标准规定的0.2级电流互感器的误差限值,因此该算法不影     

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。     

全光纤电流互感器重采样同步算法对比研究

本文分析了线性插值算法和抛物线插值算法对电子式电流互感器重采样同步的误差影响,设计了无源电子式电流互感器重采样同步算法对比试验系统。基于全光纤电流互感器的实测数据,分别采用线性插值算法和抛物线插值算法进行重采样同步,试验结果表明:两种重采样同步算法都不影响全光纤电流互感器的噪声特性,抛物线差值算法对全光纤电流互感器准确度测试结果的影响更小。     

数据插值在同步采样中的应用

周期电气信号的测量中普遍采用交流同步采样.由于同步误差的存在,用同步采样的数学模型来处理准同步采样的采样值,会给测量结果带来一定误差.本文分析了同步误差产生的原因及其对有效值测量造成的影响,提出了改善测量结果的数据插值算法,并用仿真验证了该算法的可行性.     

合并单元插值滤波算法研究

合并单元主要用于采样数据,插值同步多源数据。本文深入分析了合并单元滤波插值算法,采用一种模拟滤波和数字滤波相结合的滤波方式,并根据滤波插值算法产生的误差,设计了一种采样频率为4/4.8kHz且满足检测规范要求的插值滤波方案。通过Matlab仿真计算表明该方案较好地解决了频率混叠问题,稳态误差满足电力系统对合并单元的要求。     

新型纳米三坐标测量机误差检定方法的研究

以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、便捷、同步地检定。以LabVIEW作为软件开发平台,基于三次样条插值算法,编写对单项误差的采样数据进行插值计算的应用程序,以求得单项误差在量程范围内任意位置的值。     

非正弦状态下三相异步电机无功功率测试研究

在分析了时域无功功率和频域无功功率定义后，基于Hilbert变换理论，提出了适合三相异步电机无功功率测量算法．并利用牛顿二阶插值算法来进行电压电流数据的同步运算。测试算法符合考虑谐波的设计要求。