快速傅里叶变换的两种改进算法

首先分析用于模拟信号频谱分析的快速傅里叶变换法，进而提出基于线性插值原理和抛物线 插值原理的两种改进快速傅里叶变换法。算例分析表明，改进后的算法明显提高了计算精度 ，降低了对采样频率的要求，从而明显提高了计算速度。     

减少频谱泄漏的一种自适应采样算法

首先叙述了频谱泄漏的概念，分析了造成频谱泄漏的原因，并总结了国内外提出的各种减少频谱泄漏的方法。提出一种等角度间隔的自适应软件同步采样算法，该算法在信号频谱分析过程中利用相量理论实现了采样频率的自适应调整。仿真结果表明，该算法不仅大大减少了频谱泄漏，提高了谐波分析的精度，且增加的计算量有限，完全能够保证分析的实时性，在以交流电信号测量为基础的系统中具有较强的应用价值。     

继电保护傅氏算法中滤除直流分量的一种简便算法

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统进行谐波分析的主要算法，但当输入信号中含有衰减直流分量时，FFT算法会产生较大的误差。文中提出一种改进算法，能够在事先未知衰减常数的情况下对衰减直流分量进行补偿，从而消除直流分量对基波及各次谐波幅值和相位的影响。该算法只需要在整周期采样的基础上增加一个采样点，理论上可以精确补偿衰减直流分量的影响，精度高、计算简单，适用于电力系统谐波分析中的精确算法。     

土壤含水量空间变异性的频域分析方法

基于频域法分析理论原理,给出了基于二维信号采样与重建的频域法插值公式,对土壤特性的空间变异性进行表征.对一块麦田采用20m×20m的网格进行土壤含水量采样,利用频域法对15×15个采样值进行分析,结果表明含水量分布的有效带宽为0.01,说明空间变异主要由周期大于100m的频率分量组成;通过改变采样间距的"重采样"方法,...     

基于DSP的电能质量监测分析装置的研究

本文设计了一种基于TMS320F2812DSP的电能质量监测分析装置,借助TMS320F2812DSP的高速数据处理能力,采用改进的FFT算法,通过采样滤波电路的设计达到实时交流采样。通过测量电力系统三相电压和电流,分析计算出电能的各项指标,为电能质量管理提供了一个有效工具。     

用细化频谱技术分析断路器操动机构振动信号

由于频率分辨率较低，基带FFT难以有效地分析断路器操动机构振动信号的频率结构和频谱特征，文中探讨将选带细化频谱分析技术应用于振动信号的分析。分析比较了两种常用细化方法：选带细化Zoom-FFT（ZFFT）和线性调频z变换（CZT），指出了CZT算法的优越性。算例分析表明，CZT能有效辨识断路器振动加速度信号的细微频率结构。     

基于连续小波变换的非整数次谐波测量方法

快速傅里叶变换(FFT)可实现整数次谐波的精确检测，但对非整数次谐波的检测误差较大；加窗插值算法可提高非整数次谐波的检测精度，但会导致谐波分辨率降低。如果信号中存在频率相近的整数次和非整数次谐波，利用FFT和加窗插值算法都无法实现谐波的准确检测。连续小波变换(CWT)因其良好的时频局部化特性，可用来分析谐波。通常利用CWT系数的幅值来检测谐波频率。但不同尺度的小波函数在频域上存在相互干扰，如果被检测信号中含有频率相近的谐波，利用CWT系数的幅值无法实现谐波的准确检测。文中结合傅里叶变换和CWT的特点，提出了利用小波变换系数傅里叶变换的幅值来分离谐波的算法。通过实例验证，该算法能够把频率相近的整数次和非整数次谐波分离，实现较理想的检测，从而提高了谐波分析、检测的精度。     

一种能滤去衰减直流分量的改进全波傅氏算法

全波傅氏算法是基于采样信号不含衰减直流分量推导出来的，对衰减直流分量的滤除不明显。提出一种改进的算法，通过增加两个采样点，计算并消去由直流衰减分量通过全波傅氏算法计算得到的值，使新算法对直流分量的滤波效果得到大大改善。理论上可以消除任意衰减时间常数的直流分量对所求各次谐波分量的影响。仿真试验表明，该算法消除直流衰减分量的能力强，计算量小，具有实际应用前景。     

自适应调整采样率的相量在线测量算法研究

各种基于定间隔采样技术的相量测量算法难以同时满足计算量小、跟踪速度快和计算精度高等要求。文中提 出了一种自适应调整采样间隔的等角度采样原则(EASP)，并开发了一种新的快速准确的相量在线测量算法。 该算法根据信号当前频率随时调整采样率，可有效消除由于信号频率变化带来的各种误差。仿真测试表明该 算法可以广泛地应用于各种相量测量或频率测量装置中。     

多采样率信号处理在数字化变电站差动保护中的应用

数字化变电站中，差动保护各分支电子式电流互感器（ECT）的采样频率不完全相同时，需要将原各分支ECT的输出数据转换为同一采样频率。文中研究了多采样率信号处理算法和采样数据频率转换对差动保护差电流的影响，通过将信号的抽取和插值环节级联，可以实现任意分数倍采样频率转换。采用基于切比雪夫逼近原理的等波纹设计方法进行低通滤波器设计，与多采样率信号处理算法配合使用，减小了频率混叠造成的误差，从而在ECT应用环境下，将任意不同采样频率的分支电流统一到相同的采样基准下，实现了测量环节与智能电子设备的无缝连接。仿真试验验证了所提出方法的可行性和有效性。     

水轮机压力脉动的测试分析与评价

近几年来,国内外一些新投入运行的大型电站在稳定性运行方面遇到了不少问题,有的已经解决,有的则还没有找到问题的原因,影响了电站的稳定运行。三峡水电站2003年已有多台机组投入运行,其将来能否安全稳定运行是人们共同关心和担心的问题。针对水轮机的稳定性问题,国内外进行了大量的研究工作,水轮机的压力脉动无疑是最受关注的问题之一。但是,     

露天爆破对近地表平洞结构的地震响应频谱分析

为探讨露天爆破下井下靠近地表平洞结构的爆破地震效应特性,通过露天爆破开挖过程中,在井下平洞拱顶和地面沿轨道方向布设测点,采集了大量井下平洞的爆破地震响应信号。采用小波分析和快速傅里叶变换相结合的分析方法,研究露天爆破地震波作用下平洞结构的响应频谱、能量分布特性。结果表明:爆破地震波作用下,近地表井下平洞拱底和拱顶质点在各个方向上的速度响应信号频率较大,主要集中在10～312 Hz;主频所处波段的能量占爆破震动总能量的大部分;平洞结构在铅直方向上的速度响应信号频率要低于水平方向的信号频率,且铅直方向主频随爆心距变化不大,而水平方向变化较明显;平洞结构拱顶铅直方向速度响应信号频率要低于拱底铅直方向的信号频率,拱顶铅直方向爆破振动响应更应引起重视。     

大坝变形的小波分析与ARMA预测模型

大坝变形观测资料可视为非平稳时间序列,从影响大坝变形规律的因素出发,可将其分解为主值函数项、周期函数项和改进后的平稳时间序列。其中主值函数项采用逐步回归法拟合,针对时效因子采用半经验公式无法准确拟合实际变化情况,采用小波分析法将序列分解为低频和高频两部分信号,其中低频部分代表时效等因素影响的变形趋势;高频部分代表水位、温度等影响的变化规律,应用时间序列原理分别建立变形预测ARMA（p,q）模型,从而在现有水位、温度观测资料下预测坝体未来的变形趋势。实例计算结果表明,结合小波分析的时间序列法建立的预测模型,预测精度高于统计回归分析,预测效果良好,可作为一种有效方法应用于大坝变形预测中。     

李家峡水电站机组开停机过程非平稳振动信号的小波分析

基于李家峡水电站双排机组振动的现场试验研究，并且针对传统频谱分析方法傅立叶变换（FFT）对于非平稳信号已力不从心这一缺陷，利用小波分析方法在时域和频域上同时具有良好的局部化性质，通过对开停机这一典型非平稳过程信号进行小波及小波包分析，将其分解到不同频带内，获取微弱信息和提取优势频率，并对其作振源分析，得出开停机初始时刻因水流不稳均出现强烈的振动现象，且低频段信号能量最大，开停机过程水流脉动压力和尾水涡带摆动是引起定子基础振动的主要原因。同时也证明了小波是处理非平稳信号的最有力的工具。     

改进MCMC方法及其应用

概率反演中，马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo, MCMC)是一类重要的后验概率进行抽样方法，但由于各种原因MCMC算法搜索往往会陷入局部最优解，从而限制了MCMC方法在具有非唯一解反问题中的应用。鉴于此，提出了一种基于Metropolis-Hastings算法的多链搜索的方法，该方法可以根据搜索结果实时调整链的个数，因而在搜索到尽可能多的解的同时节省了多链搜索的时间。最后将该算法应用于地下水污染源反问题的求解，计算结果表明改进后的算法对求解具有非唯一解反问题具有良好的效果。     

水轮机压力脉动测试的分析与探讨

介绍了水轮机压力脉动试验中测量位置、测点数量、信号采样频率及采样时间、空化系数等因素对压力脉动试验结果的影响,并提出在进行压力脉动试验时,应增加测点,延长采样时间,提高采样频率,以避免信号遗漏和信号混叠等现象的发生。建议对水轮机的重要运行工况,应增加不同空化系数下的压力脉动试验,以避免在真机运行时可能产生“空化自激”现象,确保原型机组的安全运行。     

基于径流频率分区的水能利用提高率改进算法

在传统的水能利用提高率算法中,季调节及以上电站通常是采用调度图来计算考核电量,然而该方法计算的调度过程与实际调度过程偏差较大,计算结果不能真实地反映优化调度效益水平。提出了一种基于径流频率分区的水能利用提高率改进计算方法,该方法是将调度图的保证出力区进行细分,并结合来水频率来确定电站的出力。实例计算表明:改进的水能利用提高率计算方法能够解决调度图使用时出力调整的主观性问题,使得调度过程更加贴近实际,评价结果更加客观合理。     

基于CEEMD和相关性函数特性的爆破震动信号滤波方法研究

应用互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)方法对爆破震动信号进行分解,得到一组IMF分量,对各个分量进行相关性函数特性分析可知,高频噪声在0时刻有最大值,其他时刻取值约为0;低频噪声具有周期函数的自相关函数特性,是岩石爆破震动信号所固有的。据此去除噪声分量,使去噪后的信号更能真实地体现岩石爆破震动特性。以黄河上游某水电站引水发电隧洞实测爆破震动信号为例,将基于CEEMD算法与基于EEMD、EMD算法的信号去噪效果进行对比分析,结果表明:采用EMD、EEMD、CEEMD三种分解方法和相关性函数特性滤波后的信噪比分别为:39.48、40.63、49.07,采用CEEMD算法滤波的信噪比SNR与EMD、EEMD算法相比提高了24.31%和20.78%,从而验证了基于CEEMD和相关性函数特性的滤波方法的实用性与优越性。     

基于振动信号的水电机组状态劣化在线评估方法研究

实现水电机组状态劣化评估和故障预警是行业研究的热点。论文提出了一种结合时域与频域特征的机组劣化在线评估方法。(1)先利用检测指数确定振动信号中对机组运行状态最为敏感的时域特征;再以机组健康状态下工况参数X(水头、开度等)和检测指数筛选的振动信号时域特征Y为健康样本,利用最小二乘支持向量机构建机组状态健康模型Y=f(X)。基于该模型,以实时工况参数为输入,在线预测对应工况下机组振动信号时域特征健康值,计算健康值与实际值之间的相对误差,作为评估机组劣化程度的时域劣化指标。(2)利用小波变换与奇异值理论对振动信号进行分解,提取健康状态下机组振动信号奇异值特征向量并得到健康聚类中心,实时计算实测信号奇异值特征向量与健康聚类中心之间的相对欧式距离,作为频域劣化指标。结合时域和频域劣化指标,在线计算综合劣化指标评估当前时刻机组劣化程度。结合实际机组运行案例,验证了该模型的有效性和实用性。     

改进的MCMC方法及其应用

概率反演中,马尔科夫链蒙特卡罗是一类重要的后验概率抽样方法,但由于该算法的搜索往往会陷入局部最优解,因而限制了其在具有非唯一解反问题中的应用。鉴于此,本文对基于Metropolis_Hastings算法的多链搜索的方法进行了改进,改进后的方法可以根据搜索结果实时调整链的个数,因而可以在搜索到尽可能多的解的同时节省了多链搜索的时间。最后将该算法应用于一个地下水污染源反问题的求解,计算结果表明改进后的算法对求解非唯一性反问题具有较好的效果。