电力系统频率跟踪方法探讨

在对电力信号进行分析和处理时,必须要解决的两个问题是频谱混叠和频谱泄漏。对于频谱混叠,可以设置适当的抗混叠滤波器,并且适当选择一个周波的采样点数即可解决;对于频谱泄漏．只要保证窗口函数的宽度为基波周期的整数倍,就可以避免其产生。为了达到高精度采样,消除采样不同步和周期测量误差对测量精度的影响,最实用、最有效的解决办法是设计有效的频率跟踪电路,使采样频率实时跟踪信号的基波频率,固定采样点数,变化采样间隔,从而从根本上解决频谱泄漏效应。     

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。     

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。     

水轮机压力脉动试验方法的研究

本文介绍了在水轮机压力脉动试验中测试点位置的选取，压力传感器的选择和安装，以及在信号采集过程中可能产生的信号混叠和信号频率泄漏现象，提出了在采用FFT分析时较为合理的信号采集方法。由于在进行FFT分析时，先对连续的压力脉动信号进行了有限化和离散化处理，从而使分析得到的频率、幅值和相位产生误差。要提高FFT分析的频率分辨率，必须加长数据采样时间；要提高高频分析的精度，则应提高采样频率，缩短采样间隔。     

利用小波变换进行有效值测量的研究

讨论了利用电压和电流采样值直接进行Harr小波变换，从而实现对电压和电流有效值的测量。利用小波变换的方法进行有效值测量的优点在于小波域同时包含了这些交流参数的时—频关系。本文选择Harr小波进行研究的原因是因为其具有良好的时间局部性和简明的解析表达式，而且在窗宽范围内能量泄漏较小。仿真结果表明，在理想采样的情况下(采样过程不存在同步偏差)，利用Harr小波变换的方法可以对有效值进行准确的测量。     

基于小波分析和拟同步检波的电压闪变检测方法

提出了用小波分析法和拟同步检波原理检测电压闪变信号的方法。该方法利用软件代替传统的硬件设备实现检波功能,采用适当n值的Daubechies小波,最大程度地减小频谱泄漏误差,选择相应的分解层次和适当的采样点数进行闪变信号特征提取。仿真结果表明,该方法能有效地检测出闪变的幅值、频率及突发时间。     

交流采样频率对功率测量的影响

提同了交流采样技术中采样频率的选择原则。导出了交流采样频率与所考虑高次谐波之关系。按我国公用电网谐波含量限制，研究了交流采样频率对各谐波功率测量的影响。最后分析了交流采样技术的适用范围。     

一种利用微机精确测量电力系统频率和其它电气量的方法

利用微机交流采样技术，采得电力系统电压或电流的采样值，通过一种简捷快速的线性算法，准确地计算出交流电量的频率，根据实时的频率自适应地调整采样周期，使电力系统频率变化后，每周波仍均匀采集固定的点数，从而保证了付里叶算法计算其它电量的精确度，随后再测得的频率值也更为精确     

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。     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素。为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法。该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果。为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法。所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置。仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有     

Frequency characteristics of wavelets

Wavelets detect and locate time of disturbances sucessfully, but for measurement of power/energy they also have to estimate and classify them accurately. This paper investigates the factors on choice of a certain wavelet function and qualitatively shows how the number of coefficients of the wavelets is an important number that affects output decomposition and energy distribution leakage. Wavelets provide an output in terms of the time-frequency scale. The frequency bandwidth characteristics of these individual wavelet levels provide better understanding of the wavelets. The sampling frequency and the number of data points are important parameters and must be carefully selected to avoid the frequency of interest falling into the end regions.     

理想序列的采样逼近及高精度谐波分析

信号的谐波分析一直是信号处理的基本方法之一.本文从傅立叶算法的基本原理出发,提出了傅立叶分析的序列的采样逼近思想;从理论上分析和论证了在单一采样条件下,较大的采样时钟及较多的样点时,累积时偏和频谱泄漏较大;而利用双速率采样的非均匀序列高精度逼近理想序列时,虽然数据具有非均匀性,但也大大减小了频谱泄漏,简单有效地提高了谐波分析的精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.     

绝缘子泄漏电流的自适应SPIHT数据压缩

任何一串绝缘子故障都可能诱发电网事故,因此绝缘子的在线监测十分重要。为了发现绝缘子放电等异常,泄漏电流的采样频率须比较高,数据量大,这就要求对这些采样数据进行压缩。本文提出自适应SPIHT算法,该算法可以根据小波系数集合的显著性自适应地进行集合划分,有效地减少了原始SPIHT算法判断集合中系数是否全部为0的次数,尤其适合压缩泄漏电流这类高噪声信号。针对泄漏电流周期冗余和高噪声的特点,本文利用自适应SPIHT和DPCM分别对泄漏电流的小波细节分量和近似分量进行编码。如果再应用上下文自适应二进制算术编码,那么编码性能还可以进一步提高。对绝缘子泄漏电流的实测数据检验了算法的压缩性能,和SPIHT算法相比,压缩性能显著提高。该算法同已有的用于电力系统数据压缩的二维算法相比,允许采完一个工频周期的数据后就进行压缩,更适用于实时或在线的场合。     

小波变换功率分解测量方法及其性能评估

介绍了小波变换有效值与功率分频带测量的基本原理与算法,提出了Dmeyer小波变换有效值与功率的测量方法,并对该方法与3种已经提出的小波测量方法的测量误差进行了对比分析,结果表明在各频率子带和总频带上,Dmeyer小波测量方法都具有较高的准确度。此外,本文还从小波滤波器组的幅频特性和能量泄漏的角度出发,深入研究了小波滤波器组的能量泄漏特性与测量算法误差之间的关系。最后,本文还讨论了小波滤波器组的相频特性对其在功率测量算法的实际应用中可能带来的影响。     

基于元素分析的滚动轴承故障诊断

针对现有信号降噪或重构方法无法完全去除噪声,且时频表示存在能量模糊问题,提出了一种利用元素分析进行滚动轴承故障诊断的方法。所提方法首先构造了元素模型来表征信号,然后对元素模型进行Morse小波变换,并从小波变换中计算得出信号冲击点,从而得到信号的故障特征频率。该方法还可以利用基于小波变换中时间或尺度平面内的少量孤点来重构信号。最后,采用一组仿真信号数据和两组实验数据来评估所提方法性能,并与其他信号重构方法和时频分析方法对比,结果表明,所提方法对滚动轴承故障信号重建和识别的效果更好。     

利用Morlet连续小波变换实现非整次谐波的检测

针对常规快速傅立叶变换无法检测非整次谐波的问题。文章提出了利用小波变换实现检测非整次谐波的方法。小波函数是具有时域和频域良好局部化特性的函数，理论上可以用于非整次谐波的检测，但是小波变换存在着由于频谱泄露而带来的混频问题，给谐波的检测带来误差。为解决此问题，可选择分频严格的小波函数，或者选择合适的分析方法，该文选用的分析方法是连续小波变换，选用的基小波是具有良好频域特性的Morlet小波，通过Matlab仿真，在1个周期的采样数据中，能够较为准确地把不同频率的整次和非整次谐波分离出来，这表明了小波变换对于非整次谐波的检测和分析是可行的，从而为谐波的精确检测提供了有效的手段。     

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。     

基于小波变换和三点法的基波频率测量

小波变换可以在非同步交流采样情况下,提取畸变信号中的基波分量,但检测结果存在少许误差。三点法可通过任意三个等间隔检测点提取正弦信号频率,但检测点误差会严重影响测频精度。对三点法误差的数学机理进行分析发现,合理的选择检测点之间的间隔可以使结果误差最小。极值分析和牛顿迭代法可被用来近似计算最优检测点间隔。通过误差的抑制和个别较大误差结果的剔除,小波变换能与三点法结合对电网中畸变信号的基波频率进行高精度检测。仿真算例证明本文算法精度要优于小波变换与过零法或极值法结合的算法精度。