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.     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

基于改进Morletd1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Morletd、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。     

基于改进递归小波的电力系统频率测量

信号复小波变换的相位谱包含了信号变化的丰富信息,利用电压信号的复小波变换相位信息检测电力系统频率,具有不受电压信号畸变影响、抗噪声能力强、精度高等特点.通过电压信号在特定尺度的改进递归小波变换(IRWT)系数的相位变化周期,可得到电压信号的频率.对理想信号和畸变信号的仿真计算结果验证了该算法具有精度高、速度快、鲁棒性强等特点,市电电压的频率实测结果表明该方法可用于实际电力系统频率的测量.     

基于扩展卡尔曼滤波频率跟踪的DFT同步相量测量算法

当电力信号的频率发生偏移时,采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)进行同步相量测量难以做到同步采样,由此造成的栅栏效应严重影响了同步相量测量精度。为此提出一种改进的DFT同步相量测量算法。首先引入了基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的频率跟踪算法,建立了基波频率测量的算法流程,并介绍了基于DFT的同步相量测量算法原理。在此基础上,将测量结果分为整数部分和分数部分,分析了因频率偏移导致的相量测量误差,对分数部分进行插值计算以提高同步相量测量精度。分别应用含谐波和噪声的稳定信号和幅值、相位、频率、谐波及噪声含量跳变的信号来校验算法的性能。仿真结果表明,EKF频率跟踪算法能快速对基波频率进行跟踪,所提出的同步相量测量算法能消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对同步测量的影响,提高了相量测量精度。     

基于频域动态模型的同步相量测量算法

考虑到电力信号的动态特性,电力信号基波分量的幅值与频率也可能随时间变化。基于频域动态模型,提出一种利用同一数据窗对不同频点滤波器的响应来修正离散傅里叶变换法(discrete Fourier transform,DFT)估计结果的同步相量测量算法,分别应用理想信号以及PSCAD/EMTDC仿真信号来检验算法的性能。仿真结果表明,虽然需要增加有限的运算量,但与以往算法相比,所提出算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下,能够消除或减弱电力信号基波分量的时变性并大大提高信号的相量测量精度。     

应用于频率宽范围偏移电网的改进相位差校正法

非同步采样造成的频谱泄漏是相位差测量误差的主要来源,尤其针对于频率宽范围偏移时,采用传统相位差法很可能造成测量失败。文中提出一种基于传统相位差的改进算法,改进算法分为两个步骤:第一,通过分析加窗信号频谱,将频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,进一步减轻频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过估计电网基波频率偏移范围确定待测信号采样点数,对采样序列采用截取点数不同的前后两次相位差法,第二次相位差法的截取点数由第一次相位差法估计的基波频率决定,减小了非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定、基波频率宽范围偏移以及含有噪声干扰的情况下进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参数测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,采样窗长满足IEC标准规定窗长。     

基于频域动态模型的间谐波相量测量方法

由于大量电力电子设备的存在,电网中可能存在不同频率的间谐波,并对设备安全构成直接的影响。为提高间谐波测量的准确度,提出基于频域动态模型的间谐波相量测量方法。该方法运用泰勒级数表述频偏特性,对间谐波进行建模,再采用补零运算对信号进行傅里叶变换,并利用幅值最大值及其相邻的若干个估计值联合来对间谐波相量估计值进行修正。分别应用间谐波理想信号以及加入不同谐波和噪声的信号来检验算法的性能。仿真结果表明:与传统傅里叶算法相比,该算法能在动态条件下,消除或减小频率偏移所引起的测量误差,并大幅减少了系统动态特性所引起测量结果的波动。     

动态条件下的同步相量测量算法的研究

考虑到电力信号的动态特性,利用泰勒级数对电力信号的时变相量进行建模,并利用相邻采样数据窗的相量测量值来表示相量导数,以此相量导数来修正系统动态特性对相量测量精度的影响。仿真计算以及现场数据的分析研究表明：该同步相量测量算法提高了多种动态条件下(如低频振荡和频率偏移等情况)对信号相量进行测量的精度,与传统相量测量方法相比,虽然运算量有所增加,但仍能够满足现场在线应用的要求。     

复小波包变换抑制PD监测中周期性窄带干扰

为了有效抑制PD测量中的周期性窄带干扰,采用相同滤波器构造小波包和"保持实小波包滤波器的幅频特性,改变其相频特性"构造复小波的方法,构造了与相应实小波包具有相同幅频特性和与相应复小波具有相同相频特性的复小波包;给出了构造复小波包的具体方法,并用描述波形相似程度的NCC和VTP参数以及幅值相对误差,对原始PD仿真信号分解后直接重构的效果进行了定量评价,证明了复小波包构造的正确性和具有很好还原非平稳脉冲信号的能力。最后,用复小波包变换技术对含有不同频率、不同强度窄带干扰的PD混合仿真和实测信号进行了去噪应用,解决了窄带干扰频率在检测仪器频带内用硬件滤波对局放信号有较大损失和用小波包变换去噪效果差的难题。     

Real-time electrical variables estimation based on recursive wavelet transform

In frequency and phasor estimation algorithms, the undesired components are required to be filtered out from the original signals. In power systems, the undesired components are the decaying dc offset and harmonics. These components could cause delay in algorithm convergence time and deviation from the desired results to a great extent. This paper proposes a new recursive algorithm for accurate and fast estimation of the instantaneous electrical variables such as frequency, amplitude and phase angle. The new algorithm provides an improvement over the existing recursive wavelet transform and, therefore, it is called IRWT. The IRWT performance is compared with the commonly used full-cycle discrete Fourier transform (DFT) and the recursive wavelet transform (RWT) methods. Since it uses a special mother wavelet function, it reduces computational complexity compared to the conventional DFT based method. Compared to the recursive wavelet transform (RWT) method, it has a faster response time. It is shown that IRWT possesses an improvement over a wide range of decaying dc component, harmonic distortions, frequency deviation and sampling frequency compared to the previously proposed methods. This characteristic of IRWT makes it a good candidate for the real-time applications in any power systems.     

基于复值小波变换的直流系统接地故障检测

直流系统接地故障检测中常用的低频信号注入法容易受到各支路电缆中存在的对地电容的影响。本文在其基础上提出一种基丁复值小波变换的检测方法。该方法通过选取适当的复值小波函数，构造满足实时性要求的递推算法，从采样得到的离散支路电流信号提取出由低频正弦信号发生器产生的低频电流，通过计算该电流信号中的阻性分量来得支路接地电阻，从而判断出故障支路。经过MATLAB仿真分析。证明这种方法可在对地大电容情况下准确提取出低频电流相量特征，正确判断出故障支路。     

基于小波变换的直流系统接地故障检测

直流系统接地故障检测中常用的低频信号注入法容易受到各支路电缆中存在的对地电容的影响,在其基础上提出了基于小波变换的检测方法,该方法通过选取适当的小波函数,可以有效地克服对地电容的影响。当直流接地故障发生后,向直流系统中注入低频信号,利用小波变换算法从检测到低频电流中提取出与注入信号同频的低频电流,通过计算该电流信号中的阻性分量求得该支路的接地电阻值,从而可以判断出故障支路。经过m atlab仿真分析,这种方法可在对地大电容情况下都准确提取出低频电流相量特征,正确判断出故障支路。     

基于傅里叶变换的高精度频率及相量算法

离散傅里叶变换(DFT)是电力系统中频率及相量测量的基本算法,作者首先从理论上分析了传统的离散傅里叶算法存在的测量误差,并在传统的离散傅里叶算法的基础上提出了一种前向递推的DFT算法,该算法利用3点DFT数据进行频率及相量的测量,有效减小了运算量,仿真试验验证了所提算法的正确性。仿真结果还表明,该算法能有效地减小由傅里叶算法引起的测量误差,具有测量精度高的优点。     

分析电能质量扰动的实小波域修正相子法

电力系统基波幅值、相位、频率扰动是最基本的电能质量扰动。为快速、准确地检测、分析这些扰动，该文提出一种采用固定采样频率与Haar小波变换的修正相子法。新相子由实小波域的复信号组成，所需的小波变换只须在第1个尺度上进行。相子参数与被分析信号的幅值、相位、频率存在着简单的关系，并且可由被分析信号的3个相邻采样值简单地求得。理论分析与仿真计算表明，该文方法要求的数据窗短，计算简单，可快速、准确地检测、分析电力系统基波幅值、频率、相位的变化及变化幅度，可望在定制电力、继电保护中获得应用。     

小波变换在直流系统接地故障检测中应用

文中提出直流系统接地故障检测方法.该方法采用复值小波变换提取各支路信号中低频电流相量,通过计算其阻性分量来计算支路接地电阻,从而判断出故障支路.经过MATLAB仿真证明该方法能够有效的克服对地电容对故障检测的不利影响.     

实小波变换提取相位信息方法研究

理论上快速离散小波变换(RDWT)的近似系数s(n)、细节系数w(n)中包含被分析信号的所有信息，包括相位信息，因此相位信息可利用RDWT提取。该文提出三种从RDWT的s(n)、w(n)系数中提取相位信息的方法，与现有的用复小波变换提取相位信息的方法相比，该文方法具有RDWT特有的简单、快速、信息非冗余等显著优点，而且对每个尺度上的小波变换系数进行正交化处理，便可借助小波域相子提取该尺度上的一种频率分量的真实相位，这些特点是现有方法不可能同时具备的。对Matlab测试波形的分析证明了该文方法提取的相位信息是正确的。     

基于DFT的电力系统相量及功率测量新算法

随着全球定位系统(GPS)的全面民用化以及通信技术的发展，电力系统实时相量测量技术日益受到关注。传统的基于离散傅里叶变换(DFT)的频率跟踪算法对相角误差的考虑不全面，从而其频率、相角、幅值等计算结果也不够准确。文中对 DFT 在非同步采样情况下的误差产生机理进行了全面分析，给出了非同步采样情况下 DFT 相角计算结果的精确误差表达式，基于该相角误差公式，提出了一种新的基于 DFT 的电力系统相量测量算法。与传统算法相比，该算法具有精确度高、可以自适应地抑制谐波干扰、计算量不大等优点，并用算例验证了这些优点。此外，还给出了实用的利用传统 DFT 方法计算功率的误差估计公式。     

基于递归型定频采样变数据窗离散傅氏算法的大型旋转电机启机保护

介绍了大型旋转电机在变频工况下的启机保护。针对现有启机保护存在抗干扰能力不足和计算量偏大的问题,提出一种基于递归型定频采样变数据窗离散傅氏算法。该算法在保证计算精度的前提下,大幅减少计算量。首先根据系统频率,确定数据窗长,然后采用递归型离散傅氏算法计算模拟量幅值。当经过一个固定时间或频率变化后,插入一次非递归全波傅氏校验,消除累计误差。在此基础上,以变频启动工况下的调相机启机保护为例,将新算法与常规峰值算法相结合,对启机保护进行改进。在保护装置上对改进后的调相机启机保护进行了实验验证。结果表明在不同系统频率下保护均能够准确计算故障中的基波分量,且递归型变数据窗傅氏算法与峰值算法相结合能够确保启机保护的可靠性。