非同步采样下电力系统相量测量修正算法

非同步采样条件下,利用傅里叶变换进行相量分析将出现由频谱泄漏造成的误差。针对工频交流正弦信号中基波电压偏移且采样频率恒定而引起的非同步采样误差,推导了非同步采样下傅里叶变换结果表达式,建立了离散傅里叶变换相角与幅值的误差模型,得到相角和幅值误差与频率偏移量和采样初始相位角的函数关系,提出了基于基波正序分量法的相角与幅值修正算法。所提算法不需要对信号施加特殊的窗函数。仿真和实测结果表明,在基波频率波动剧烈、高斯白噪声存在、非同步采样程度较大的情况下,利用较少的计算量便可准确地获得信号的相角和幅值,适用于电力系统相量的高精度快速测量。     

机械设备振动监测的自适应变采样算法研究

采样频率设置过高将会增加数据冗余与系统能耗。根据机械设备振动信号的非平稳性设计了一种自适应数据采集算法。该算法通过自适应脉冲采样获取当前信号,并从时、频域2方面分析信号,再利用突变检测模型对分析结果进行处理,以指导自适应变采样,随后利用插值算法对数据进行重构。最后基于MATLAB平台对算法进行了实现,并以离心泵正常和故障下信号的仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于采样逼近的准同步改进算法研究

准同步算法在和离散傅里叶变换结合求取周期信号的幅值和相位时,由于被测信号频率未知或仅知道被测信号的频率变化范围,在求解傅里叶系数时只能将采样频率作为被测信号频率带入造成傅里叶系数计算产生理论近似,尤其是在求解各次谐波初相角时频偏越大,求解相位误差相应增大。本文首先基于准同步测频差原理求出被测信号的实际频率,重新选取采样点使其逼近整周期采样点数,再将计算频率代入傅立叶变换中的基函数频率,最后迭代求取傅里叶系数。计算结果表明这种基于频率代入并采样逼近的改进准同步算法可以极大地提高准同步谐波算法的准确度。     

直升机振动检测通用算法的研究与实现

针对国内现有振动检测设备在直升机振动噪声测量领域的可靠性影响到维护效率及急待提高国内直升机振动检测设备性能问题,首先,对多种直升机振动噪声进行了研究与分析;其次,针对直升机噪声的复杂性详细阐述了信号的预处理方法;最后,提出了适合直升机振动噪声自适应整周期采样时域同步平均-短时傅里叶变换方法。现场验证比较结果表明,整周期采样时域同步平均-短时傅里叶变换测量方法在直升机振动测量中优于其他振动算法,自适应调整能力强,信号的优劣程度对测量结果影响小,分析更加准确,实时性得到了改善。此方法同样适用于其他转子振动测量领域。     

单向液压脉动疲劳试验机负荷频率测量新方法

有效利用单向液压脉动疲劳试验机载荷信号特点,不使用专用频率传感器,采用同步等精度测频法,实现了试验机负荷频率的快速测量。为改善因被测信号周期变化导致测频精度下降的问题,提出周期自适应法;为克服在测量过程中由±1标准时钟脉冲产生的计数误差,采用了多路时延技术。通过在国产PMS-500试验机上实际测试,验证了该方法的有效性。     

基于DFT的电网频率精确计算

频率是电能质量的重要指标,也是评价电力系统运行特性的重要参数之一。频谱泄露和栅栏效应会导致DFT算法在计算相量同步相角时存在误差,且计算误差与频率偏移的大小成正比。传统的DFT频率测量算法在计算系统频率时忽略了该部分的影响,使得频率计算出现较大偏差。在考虑该部分计算误差的基础之上,提出基于DFT的电网频率新算法,该算法在考虑频率偏移时DFT计算相角误差的基础上,利用相隔一个采样周期的相角测量值。通过计算相角差反向求解系统的实际频率,并通过Matlab仿真实验,验证了该算法在频率线性、正弦变化时的计算精度。     

基于时域线性插值的信号周期方法及误差分析

信号周期或信号基波周期的准确测量是周期信号分析的重要环节.基于时域线性插值的周期检测方法是非同步采样情况下的常用方法,该算法通过计算信号与设定阈值的交叉点间的时间间隔来获得信号周期.插值算法的测量不确定度主要受到阈值、采样频率和信噪比3个因素的影响,推导出了3个影响因素与测量误差之间的关系式,并进行了理论分析.仿真实验证明,通过选取信号平均值作为阈值,提高采样频率,利用带通滤波器降低噪声干扰等方法,可有效地减小插值算法测量误差,提高测量准确度.时域插值算法在谐波分析仪中的应用验证了该算法的实用性.     

超低频风力发电机不平衡振动信号的检测方法研究

利用ARM9嵌入式系统,对0.2-1.5Hz的低频信号进行采样。对采样数据进行数学建模分析,并分析比较插值算法、取整数算法和浮点算法,得到更加准确高效的算法。对采样频率进行实验分析,验证了对0.2-1.5Hz的超低频风力发电机动平衡信号检测方法的有效性。     

软件同步采样实现方法的比较与选择

介绍了利用软件同步采样实现周期信号分析的几种常用算法，通过仿真计算和比较，对常规采样法，偏差累积量法和双速率同步采样法的误差进行了定量分析，为周期信号的测量选择提供了依据。     

超视距宽带信号同步测量技术研究

本文提出了一种新颖的超视距条件下信道的宽带信号同步测量技术。首先在发射端和接收端各利用一台基带信号发生器产生相同频率的宽带步进频率信号。然后,通过两台锁定于同一颗卫星的GPS时钟频率参考源,输出极高稳定度的10 MHz信号作为基带信号发生器的外参考源,使得宽带信号的相位保持一致。接下来,利用GPS时钟频率参考源产生的秒脉冲信号作为触发信号,保证基带信号发生器和矢量网络分析仪同步发射和接收信号。通过对宽带信号的频域响应进行逆傅里叶变换,间接获得了信道的时域脉冲响应。实验在相距几十 km 的海面利用蒸发波导作为传输信道。通过对信道的衰落特性多径时延分布情况的观测与分析,该方法可获得200 MHz带宽信号的频域响应,比相同条件下时域测量的信号带宽提高10倍,等效的时域脉冲宽度达到5 ns,实验结果验证了技术的有效性。     

一种提高测角精度的线交叉寻峰算法

为了提高测量精度，提出了一种适用于前后沿对称脉冲波形的线交叉寻峰算法。该算法利用对脉冲前、后沿的采样数据估计直线位置线的参数，并计算2条直线位置线的交点，实现脉冲峰值位置的估计。该方法能有效减小参考点和计数脉冲频率引起的测量误差。由于为线性算法，且对采样率要求低，易于工程实现。计算机仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

Improved discrete Fourier transform algorithm for harmonic analysis of rotor system

Harmonic components are critically important to the fault diagnosis of rotor system. Various methods have been developed for harmonic component extraction. The challenge however, is to efficiently and accurately extract rotor system harmonic components. In this paper, a new harmonic analysis approach based on an improved discrete Fourier transform algorithm is proposed. It schemes out harmonic analysis sampling and resampling method to obtain synchronous sampling data, which can realize integer-period synchronous sampling and greatly increase the measurement accuracy of harmonic parameters. Then an improved discrete Fourier transform algorithm is proposed to extract harmonic components, which can dramatically reduce the computation load through replacing multiplication by shift operation. Finally, the effectiveness of the proposed method is analyzed by means of simulation and practical experiment for multifrequency simulated signal and shaft misalignment faults, respectively. Results show that the proposed method is faster and more accurate than both the DFT-based methods and the FFT-based methods for extracting harmonic components of rotor system.     

基于角域AR模型滤波的滚动轴承故障诊断

在齿轮噪源存在的变转速滚动轴承故障诊断过程中,因混合信号中转频分量相对较小,使得基于时频表达的阶比跟踪技术受到限制。虽然基于故障特征频率的角域重采样能提取轴承的故障特征,但这种算法不能确定故障位置,而且可能会出现误判。针对这一问题,提出了基于角域自回归(auto regressive,简称AR)模型滤波的处理方法。该方法利用线调频小波路径追踪算法从降采样处理的混合信号中提取齿轮瞬时啮合频率趋势线并估计转速,根据估计转速信息对原混合信号进行等角度重采样,获得了角域信号。利用角域信号中齿轮啮合振动成分具有周期性的特点,使用AR模型对其滤波,并且对滤波后信号进行包络阶比分析,完成故障判断。通过处理仿真信号和实验信号,验证了该方法不仅能有效地去除齿轮噪声,并且可以判断轴承故障位置。     

弱电网条件下的单相频率自适应锁相环

为消除直流偏置和谐波畸变对基于二阶广义积分器( SOGI )的单相频率自适应滤波器锁相环跟踪精度的影响,提出了一种级联结构的弱电网条件下的单相频率自适应锁相方法.分析了输入直流偏置对SOGI２ 路正交输出信号的影响,以及 SOGI 锁相环的频率跟踪特性.设计级联结构的双二阶广义积分器( DSOGI )锁相环,前级 DSOGI 消除单相电网电压采样信号中的直流偏置,生成 ２ 路正交电压信号,后级DSOGI 分离出 ２ 路正交信号中的基波正序分量,并抑制电网谐波畸变对锁相环相角与频率检测精度的影响.功率硬件在环实验装置上的实物实验验证了所提锁相方法的有效性.     

基于改进平方检测和新型K-N互卷积窗的闪变参数检测

传统的数字式闪变仪研制主要根据IEC闪变测量原理将各环节的模拟滤波器转换为数字滤波器来实现,但数字滤波器的效果受限于采样频率和变换方法的选取。提出利用解析模式分解改进传统平方检测法的滤波环节,准确提取电压闪变包络信号,构建新型K-N互卷积窗函数,推导基于新型K-N互卷积窗三谱线插值修正算法,据此提出基于改进平方检测法和新型KN互卷积窗的闪变参数检测方法,开发基于虚拟仪器的闪变参数检测平台。仿真实验结果表明,所提算法在单一频率调制、多频率调制、电网频率波动、含有叠加谐波及噪声干扰的情况下,均能有效实现闪变参数的准确检测,相较于传统检测方法,实现简单且具有更高的准确度。     

基于加窗随机解调架构的电网超谐波信号检测方法

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。 该 方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重 构端采用逐级二分的思想,将残差的一阶微分作为收敛阈值,改进稀疏度自适应匹配追踪( SAMP)算法,实现对采样数据的快 速重构。 大量的仿真实验和测试结果表明,方法可以在减少 90% 数据量的情况下实现超谐波信号的频率幅值精确检测,其中频 幅值检测的相对误差≤2% ,频率检测误差≤3 Hz,为更准确测量超谐波提供了新思路。     

A novelty digital algorithm for online measurement of dielectric loss factor of electronic transformers

There are many inherent performance limitations using traditional algorithms for online measurement of dielectric loss factor including synchronous sampling, no interharmonics and power system frequency must be invariable. In a non-stationary signal environment where power frequency fluctuation and interharmonic components exist, there is no guarantee of measurement accuracy by using traditional methods. The paper proposed a high-accuracy digital algorithm for online measurement of dielectric loss factor of electronic transformers. Theoretical basis of the new algorithm is based on a new data processing procedure including data truncation and data addition which compensates phase distortion as a result of the spectrum of addition data contains offsets. The algorithm can accurately extract the fundamental signal and calculate dielectric loss factor. Measured results from simulations and practical engineering projects show that the new algorithm has good application feasibility without being affected by the limitations rendered above.     

周期信号同步采样脉冲的产生方法

提出一种简单的基于倍频器的同步采样脉冲发生器装置.通过理论分析和实际效果表明,装置能实现采样频率和信号基频的完全同步,具有测试精度高,测试速度快的优势.     

动态频率测量的滞后误差分析及改进方法

采用常规方法测量动态频率时会产生滞后误差,该误差与被测信号的频率变化率以及测量结果的更新间隔时间成正比。为了降低滞后误差,对3种常规的频率测量方法进行改进研究。改进测周法,提出了周期跟踪法,当测量信号周期的定时器计时值超过上一个信号周期时,将定时器计时值作为信号周期并实时更新测量结果,从而缩短测量结果的更新间隔时间以降低滞后误差;改进多周期同步法,提出了分步移动式多周期同步法,在信号边沿中断程序中记录信号周期,并根据最近的若干个信号周期记录来计算信号频率,将测量结果的更新周期由多个信号周期缩短为单个信号周期,滞后误差最多可降低约2/3;改进计数法,提出了分步移动式计数法,采用计数器对信号数进行连续计数,将用于统计信号数的计时时间的1/n设置为定时器中断周期,在定时器中断程序中读取并记录计数器数值,根据最新记录的n个计数器数值来计算信号频率,将测量结果的更新间隔时间缩短为计数法的1/n,滞后误差最多可降低约2/3。