改进基波相位分离法在介损角测量中的应用

为有效减少基波相位分离法在非同步采样时给介损角测量带来的误差,提出了加汉宁窗插值的改进基波相位分离法。介绍了该算法的原理,给出了非同步采样情况下该算法的计算公式。因矩形插值积分公式将小积分区间的被积函数看成常量容易导致算法误差增加,所以采用梯形插值积分公式,给出了相应的计算公式,并分析了原因,它可以提高非同步采样时该算法测量所得介损角的准确性;针对该算法需要获得信号频率、且使用硬件方法获得频率时增加系统硬件环节的问题,使用了加汉宁插值谐波分析法快速、高精度获得基波相位分离法需要的信号频率,该算法在获得较高介损角精确度的同时减少了硬件环节。仿真结果显示结合加汉宁窗插值的改进基波相位分离法使非同步情况下的介损角测量精度有所提高,最大误差从4.04×10-4rad下降到了5.52×10-5rad,算法精度在49.5～50.5Hz频率范围内更加稳定,且无需外部条件获得信号频率,是介损角测量的一种有效算法。     

改进埃特金插值理论在智能变电站中的应用

分析了电子式互感器数据同步采样方面的问题,指出了二次插值理论和三次样条插值理论同步算法的不足。只有当数据采样频率较高时,才能使二次插值误差精度得到明显提高。三次样条插值的边界问题使计算过程变得复杂、计算量显著增大。提出了一种基于改进的三阶埃特金插值理论的同步算法,并对该算法的误差进行了理论分析和仿真。仿真验证结果与理论分析基本吻合。不同运行状态下,基波和各次谐波幅值及相角误差精度均满足IEC60044-8标准规定。改进后的三阶埃特金插值计算量小、精度高,在微机测量装置中易于实现,适于实际应用。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿。分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响。经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求。     

采样值报文抖动对基于线性插值理论的电子式互感器数据同步算法的影响研究

采样值报文的抖动会导致电子式互感器数据同步的插值精度出现偏差,甚至在报文抖动幅度较大时出现严重的插值错误,进而导致间隔层测控装置出现误测量或保护装置不正确动作。针对此问题,以工程中常用的线性插值算法为背景,建立了报文的抖动影响下电子式互感器数据同步的插值模型,推导了线性插值算法的插值误差;根据信号中是否包含谐波分量,分别仿真计算了稳态和暂态情况下各影响因素对线性插值算法插值精度的影响。计算结果表明:在低采样速率时,报文抖动对数据同步插值算法的影响不明显,随着采样速率的增加,报文抖动对插值算法插值精度的影响增大;插值误差的大小与报文的抖动幅度成正比。此外,报文抖动影响下谐波的波次及幅度也使线性插值算法的插值误差增大。研究结果对于分析存在报文抖动时,电子式互感器数据同步的插值精度具有重要意义。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿.分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响.经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求.     

全光纤电流互感器重采样同步算法对比研究

本文分析了线性插值算法和抛物线插值算法对电子式电流互感器重采样同步的误差影响,设计了无源电子式电流互感器重采样同步算法对比试验系统。基于全光纤电流互感器的实测数据,分别采用线性插值算法和抛物线插值算法进行重采样同步,试验结果表明:两种重采样同步算法都不影响全光纤电流互感器的噪声特性,抛物线差值算法对全光纤电流互感器准确度测试结果的影响更小。     

考虑高次谐波影响的智能配电合并单元改进采样数据同步方法

通过合并单元进行不同电子式互感器间的采样数据同步过程中,当信号内存在谐波尤其是高次谐波时,现有方法难以准确地还原采样间隔处的数据,导致同步误差较大。针对这一问题,提出了一种改进采样数据同步方法。基于三样条插值理论,研究了采样数据的整体特征,用连续的分段三次函数描述采样点间的波形,提高了重采样精度。再根据插值算法原理与采样特征,通过归一化处理、矩阵变换、收敛性分析等方法,减小了计算量。最后通过仿真验证,该方法能够保证不高于21次谐波的重采样数据不失真,且计算时间仅为同等精度插值算法的10%左右。改进算法提高了采样数据同步精度,同时又解决了高精度插值运算量大的局限性,具有工程应用价值。     

智能变电站的电子式互感器数据同步算法研究综述

由一次设备数据采集方式的改变而引起的电子式互感器数据同步问题,维系着间隔层设备准确、稳定和可靠的运行。介绍了按变电站发展趋势普及的综合自动化变电站、智能变电站和超导变电站现状和网络结构特点,指出了智能变电站异于其他两者的典型特征;阐述了电子式互感器的分类和特点,引出了合并单元中的脉冲同步法、插值法和基于IEEE 1588协议的同步法等三种数据同步算法,并论述了插值法的优越性;研究了数值分析中的插值法,针对迄今国内文献中提到的插值算法进行了详细的误差分析,补充和整理了部分插值模型,为相关技术人员对算法的选择提供参考。     

测量用电子式互感器的延时补偿设计

针对电子式互感器现有定值延时补偿算法的不足,提出了一种动态补偿采样值相位差并提高电子式互感器相位精度的方法。首先,分析了电子式互感器相位差的产生原因,根据延时位移的不确定性,给出了利用合并单元实时测算延时位移并动态校正的补偿方法。采用了坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法实现平面坐标旋转与开方计算,并将CORDIC算法模块的迭代结构在现场可编程门阵列(FPGA)内优化为流水线结构,提高了算法的时速性,减少了额外延时的引入。最后,通过仿真和电子式互感器校验仪验证了改进的相位补偿方法可以提高测量用电子式互感器的相位精度。     

基于数字积分算法的电子式电流互感器传变特性

电子式电流互感器是电力系统中用于电能计量、测量和继电保护的重要设备之一,文章以Rogowski线圈电子式电流互感器为例,对常用的矩形、梯形、Simpson和双线性变换积分算法进行比较分析,全面评估不同积分算法可能对其传变特性的影响。首先,基于电子式电流互感器等效电路和积分算法分别获取其传递函数;其次,通过各个环节幅频和相频特性分析,获取并比较了含不同积分算法的电子式互感器整体的频带特性;最后,以某实际110 k V变电站用电子式电流互感器参数为例,针对稳态和动态信号不同输入情况下,对含不同积分算法的电子式互感器传变特性进行仿真。结果表明:不同积分算法的互感器均有良好的频带特性和稳态传变特性,但在动态特性跟踪以及抗干扰能力方面则具有较为明显差别。     

数字带通滤波器在有源滤波器中的应用

分析了数字带通滤波器的特点，比较了模拟带通滤波器和数字滤波器的区别，提出了一种基于带通滤波器的谐波检测方法，这种方法简单有效。构造了基于这种方法的并联型有源滤波器，对这种有源滤波器系统用Simulink进行仿真，并在以TMS320LF2407为控制核心的实验装置中对这种滤波器系统作了具体的实现。仿真和实验结果证明了这种方法的可行性。     

一种用于电子式互感器相位补偿的数字移相方法

电子式互感器的采集器在采样模拟信号时一般有固定的相位误差,影响了测量准确度,需要使用移相方法校正相位误差。针对数字移相方法,提出了基于最小二乘拟合的数字移相算法,推导出了数字移相递推式,并仿真分析了移相算法的性能。结果表明,该算法均具有较高的移相分辨率和移相精度,且能保证幅值准确度。将该算法应用于基于Rogowski线圈的电子式互感器,准确度比较测试验证了该算法的可行性和有效性。     

支持向量机在模拟电路故障诊断中应用

支持向量机是建立在统计学习理论基础上的机器学习方法,结构简单,泛化能力强,对小样本分类具有良好的识别效果.本文提出了基于支持向量机的模拟电路故障诊断新方法,描述了电路故障特征的选取过程,建立了以支持向量机为基础的模拟电路故障诊断模型.并以双二次滤波电路为诊断实例,实验结果表明,该方法故障诊断准确率大于96.5%,优于传统方法.     

克服电容式电压互感器暂态超越的新方法

为克服高压电网中普遍使用的电容式电压互感器(CVT)的暂态过程引起的故障二次电压的测量误差,从而导致距离保护的超越,在分析了故障时CVT的二次电压信号特点及传统的微机保护算法的缺陷,提出一种改进全波与改进半波傅氏算法相配合的新方法;该方法区别与其他方法不需知道CVT的内部参数,不需栖牲保护的速动性,运算速度快,有效滤除...     

Optimal analog‐to‐digital transformation of fractional‐order Butterworth filter using binomial series expansion with Al‐Alaoui operator

This paper deals with the optimal analog‐to‐digital transformation of fractional‐order Butterworth filter (FOBF) in terms of infinite impulse response templates. The fractional‐order transfer function of the analog FOBF is transformed into its digital counterpart by employing the Binomial series expansion of different truncation orders, based on the Al‐Alaoui operator. This nonoptimal solution is then treated as an initial point for a local search optimizer such as the Nelder–Mead simplex (NMS) algorithm and also injected as a super‐fit individual in the initial population of a global search constrained evolutionary optimization algorithm (CEOA). Design stability and minimum‐phase response constraints are formulated for the super‐fit scheme. Both the techniques demonstrate good modeling performance; however, the super‐fit CEOA can markedly outperform the NMS method as the problem dimensionality increases.     

二次插值在有源电力滤波器中的应用与改进

有源电力滤波器的谐波电流检测与抑制过程中,由于A/D变换、复杂的谐波检测算法和控制算法使得数字处理器的输出具有一定的延迟,难以满足滤波器实时性的要求。二次插值的外插法具有计算简单、误差较小的优点。提出用改进后的二次插值的外插值法对谐波进行预测,可以有效地提高APF的实时性,仿真结果表明了这种算法的有效性。     

A parasitic insensitive passive switched-capacitor interpolation finite impulse response filter

This paper proposes a passive switched-capacitor (SC) interpolation finite impulse response (IFIR) filter designed with complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) 0.18-μm technology. Comparing with previous works in analog and digital domain, this filter consumes less power and takes advantage of passive SC circuits, providing high bandwidth and linearity. In addition, offset variation, which is distinctly observed in preceding works, and alteration in the pole, caused by output parasitic capacitance, are no longer present in the proposed filters. Also, a 15-tap IFIR filter with interpolation factor of 5 has been introduced in the paper, which is able to fully remove the effect of output parasitic capacitance. This filter, which is differentially designed, increases the sampling rate from 25 to 125 MHz and features P1dB and noise figure (NF) of −5 dBm and 20 dB, respectively. The result of process and temperature variation tests as well as Monte Carlo simulation performed for the circuit truly confirms the excellent performance of the filter. The highest image tone observed in the spectrum is below −57 dB, and the fixed pattern noise tone generated by charge injection, offset voltage, and its variation has been decreased to −65 dB. Moreover, the effect of clock feed through, capacitor mismatch, and clock phase mismatch as well as thorough and informative noise analysis has been presented for giving a better insight into nonidealities. This paper also analyzes the sensitivity of the position of notches to coefficient variation and enables optimization for reduced sensitivity.     

基于时域延拓零相移数字滤波器的改进算法

文章采用零相位滤波器中的时域延拓方法对解决信号边界失真问题进行研究,提出将原信号边界点到其两侧与其时间间隔相同点的斜率相等的方法,使延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时在边界点处引入突变的缺点,并进行波形仿真验证.用经过该算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进滤波器处理的结果相比,表明前者能更好地消除边界失真,具有节省内存开销,加快运算速度等优势,为后续处理提供重要参数.     

基于四阶Hanning自乘窗FFT三峰插值的电能计量新算法

为了进一步提高加窗插值算法的计算准确度,文章提出一种新型五项余弦组合窗函数—四阶Hanning自乘窗函数,并基于该窗函数拟合推导出了加窗FFT三峰谱线插值的通用幅值、相位和频率修正公式;利用这些通用插值修正公式,提取出被测电压、电流信号基波和谐波的幅值、相位和频率参量,进而精确计算出基波电能和谐波电能。仿真结果表明,由于该窗函数具有较好的主瓣和旁瓣性能,可有效地抑制频谱泄露和栅栏效应的影响,故基于它构建的电能计量新算法具有较高的计算准确度。     

高速卫星通信中全数字载波同步算法的研究

为满足在高速率卫星通信中全数字化中频解调的要求,对全数字化载波同步算法进行了深入研究,根据奈奎斯特采样定理以及中频采样定理,分析了利用高速中频调制BPSK/QPSK信号恢复本地同步相干解调载波算法的可行性。同时给出了全数字锁相环算法及720MHz中频调制信号下全数字载波同步算法的设计与实现,对其关键组成模块:鉴相器、数控振荡器和环路滤波器等给出了详细的设计方法,并最终使用MATLAB对算法进行了功能仿真,仿真结果表明该算法能够很好地实现数字解调端的载波同步功能,能够完成1MHz以内频偏锁相的功能,相位误差较小,达到了卫星通信系统接收端载波同步的性能要求。