频率变化时交流采样算法分析

电力系统交流采样中使用均方根法计算时必须取得交流信号1个整周期的数据,否则会产生较大的误差。分析了引起误差的原因,使用Matlab的仿真计算,分析了误差大小和采样点数之间的关系。在此基础上提出了2种改进的算法,分别利用有效值作为参考选取起始点和数值补偿进行误差校正。前者在频率变化不大时,无需准确知道系统频率就能保持较高计算精度,但在采样频率较低时误差较大;后者计算精度高,但必须准确知道频率值。     

数字化变电站采样值报文非整周期采样误差分析及其补偿算法研究

数字化变电站采样值报文由于采样率低,非整周期采样现象相对于传统变电站更为明显,由此造成的频谱泄露和栅栏效应更为严重。文章从幅值误差和相位误差两个角度,通过精确的数学推导,分析了不同采样点数、不同电网频率下的傅里叶变换误差。找出了最优起始相位角的选取方法,并给出了减小误差的补偿算法,显著提高了分析精度。     

提高交流信号真有效值测量精度的改进方法

针对电力系统交流采样中整周期采样不同步问题,利用目前常用的软件定时同步采样技术,提出了测量交流信号真有效值的两种实用的改进方法.改进方法1根据信号周期与采样周期计算出每周期采样点数和周期误差点数,利用周期误差点数修正计算信号的真有效值.改进方法2根据信号由正变负的过零点前后的采样值以及采样周期来得到信号的周期,计算出周...     

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.     

信号的取样方式对介质损耗角测量的影响

分析了非整周期采样时介质损耗角(介损角)测量容易导致较大误差的问题,指出了电压和电流信号的取样方式对介损角测量的准确性有很大影响.如果信号中仅存在基波且传感器采集所得电压和电流信号同相位时,则非整周期采样的频谱泄漏和栅栏效应给介损角计算导致的误差将完全抵消,理论上介损角测量不会因为非整周期采样导致误差.仿真表明,在实际取样时若选择合适的传感器,直接使用DFT算法,即使非整周期采样严重时误差仍然很小,误差绝对值的最大值小于4×10-5 rad(设定的介损角0.003 rad)计算误差随设备介损角的增加而增大,介损角增大到0.02 rad时,误差绝对值的最大值约为2×10-4 rad;计算误差与直流分量关系不显著,直流分量在基波分量的10%范围内变化时,误差绝对值的最大值约为4×10-5 rad;计算误差随3次谐波的增加而线性增大,3次谐波分量达到基波分量的20%时,如果使用阻容串联电路模拟电容型设备,误差绝对值的最大值约为7×10-5 rad;如果使用阻容并联等值电路则同样条件下误差约为5×10-5 rad.因此,使用电容型设备末屏串入电容的电流取样方式能有效减少非整周期采样给介损角测量带来的误差.     

电网工频信号非整周期采样误差分析

交流信号采样过程中存在着很多误差源,非整周期采样是一种重要的误差源,由于电网频率的波动,实际工程应用中整周期采样难以实现,用非整周期交流采样测量正弦信号的有效值和有功功率的大小,存在着比较大的测量误差。本文从时域角度对其研究,推导非整周期采样时域误差公式,建立非整周期交流采样测量电压电流信号有效值和有功功率的误差数学模型,分析每个参量变化对同步误差影响的大小,找出主导因素,为减少测量误差提供理论依据。     

基于PC总线控制的带锁相环的多路数据采集卡的设计

根据抽样频率为信号频率的整数倍，抽样点数包括整周期，且满足抽样定理时，用DFT做频谱分析，频域不会发生泄漏，可完全消除误差的理论，介绍了采用简可靠和快速的硬件锁相实现同步采样的原理，以及基于PC总线实现同步采样数据采集系统的设计。     

同步误差对非正弦周期电信号测量精度的影响

讨论了同步误差存在时,非正弦周期信号同步采样测量误差的计算方法,推导了电压相对误差的表达式,并进行计算机仿真,利用此方法可以分析采样点数、采样初始角以及同步误差对测量精度的影响,其结果有实用价值.     

基于加汉宁窗插值的谐波分析法用于介损角测量的分析

加汉宁窗插值的谐波分析法可减轻非同步采样对介质损耗角（简称介损角）测量的影响,且实现容易、计算速度快,是一种非常有应用前景的介损角计算方法。为更好地将该方法应用于介损角测量,有必要将该方法在信号成分及测量参数变化情况下计算所得介损角的误差变化情况进行分析。文中分析了该算法的原理,通过仿真给出了该算法的计算速度及在频率波动、谐波变化、直流分量变化、采样频率变化、A／D量化位数变化、采样点数变化、介损角真实值变化、白噪声及脉冲噪声变化时计算所得介损角误差的变化情况,并进行了分析。     

加Blackman-Harris窗插值算法仿真介损角测量

为了更好地将加布莱克曼-哈里斯(Blackman-Harris)窗插值谐波分析法用于介损角测量,仿真分析了该算法及其在信号频率、3次谐波、直流分量、采样频率、A/D量化位数、采样时间长度、介损角真实值、白噪声及脉冲噪声变化时计算所得介损角误差的变化。仿真结果表明,频率波动时算法误差很小且稳定;算法随3次谐波分量的增加误差有很微小的增加;算法随直流分量的增加变化不显著;算法随A/D量化位数的增加误差减少,≥10位的量化位数能满足精度要求;随采样频率的增加误差稍有下降,但趋势不明显;随采样长度增加误差减少,0.1s的采样时间长度足够;介损角误差与真实值的关系不大;随白噪声和脉冲噪声含量的减少误差减少,对白噪声和脉冲噪声信噪比约80 dB能满足要求。     

A practical, precise method for frequency tracking and phasor estimation

Comprehensive analysis of discrete Fourier transform (DFT) error is given in this paper, including why it is accurate when used in the case of synchronous sampling and how error rises when sampling frequency does not synchronized to signal frequency. Simple but precise expressions of phase angle error and amplitude error are given. Practical formulas to calculate the true phase angle and amplitude are presented. The formulas are very simple and precise. Based on the formula to calculate true phase angle, a new frequency tracking method is developed. The proposed method can be calculated recursively. And, with notable accuracy improvement, the calculation burden is little more than the traditional DFT method. Also, an adaptive method to suppress the effect of harmonics is presented, which adds very little calculation burden with satisfying performance. The most distinguished feature of the proposed method is that it is not only precise, but also simple. Some examples are given to demonstrate the feasibility, precision, simpleness and robustness of the proposed method.     

傅里叶算法测量介质损耗的误差分析与应用

为减少傅里叶算法用于电容犁设备介质损耗（介损）计算的误差,基于信号仅含基波分量和信号频率变化的前提下对傅里叶算法用于介损计算的误差进行理论推导和分析。获得了介损角计算误差的表达式,该表达式由电雕与电流信号的相位差、电流信号的初始相位、信号频率和信号长度组成,即介损角的计算误差受这些因素影响。分析结果表明：存仞始相位变化...     

精密频谱分析系统的设计与实现

以非正弦周期信号为例，对常用频谱分析方法进行了仿真，分析了混叠失真，频谱泄漏及抗混叠滤波器对谐波幅度与相位的影响。指出了在分析精度一定的情况下，滤波器的阶数，截止频率及采样频率之间的相互制约，这三者中当某一项确定后，根据误差公式可以合理的设计另外两项，结合具体情况就可得到低通滤波器与采样频率的最佳组合，通过定量计算各种因素引入的误差，提出了一种精密的频谱分析方法：即用宽带低通进行抗混叠滤波，根据基波频率调整采样速率以及用过采样来减小混叠失真。     

有功功率及功率因数的加权算法

提出了一种能有效地抑制由非同步采样引起的有功功率及功率因数的测量误差的加权算法。推导出任意电压、电流信号的有功功率、功率因数随相对频偏及采样相位变化的一般公式；传统算法的有功功率、功率因数的测量误差与相对频偏成正比；而用该文所提出的三角窗加权算法。有功功率、功率因数的测量误差与相对频偏的平方成正比。该算法实现简单，精度高，当相对频偏不大时，无须专门的同步采样措施即可取得较高的测量精度。     

基于改进基波相位分离法的介质损耗角测量

基波相位分离法计算量少、需要的采样时间短、计算结果精确度高,是介损角测量的有效算法。介绍了该算法的原理,提出了基于梯形插值积分的改进算法,用仿真和实验验证了改进算法的有效性。同时对改进算法计算误差随信号频率、采样频率、量化位数、介损角真实值、3次谐波、直流分量等参数变化的情况进行了仿真分析,所得结论对该算法在介损角测量中的应用有一定的参考意义。     

Measurement of Voltage Flicker Magnitude and Frequency in a Power System For Power Quality Analysis

One must be able to accurately measure voltage flicker levels and its frequency. This paper introduces a new application of the least error squares (LES) state estimation algorithm to measure voltage flicker and its frequency. We use a linear model of the flicker voltage magnitude, its phase angle and frequency deviation, and the system voltage magnitude and its phase angle. The proposed algorithm uses digitized samples of the voltage signal. Effects of data size, sampling frequency, and number of samples on the estimated parameters are studied.