基于改进S变换的非稳态信号的电能计量方法研究

随着智能电网的不断发展,非线性负荷大量接入电网,产生的非稳态信号对电能计量造成了影响。为了提高非稳态信号的时频分辨率,本文在S变换的基础上,针对电网非稳态信号的特征并根据窗函数设计原则改进了高斯窗尺度因子σ。此外,为保证非稳态信号下计量的精确性和合理性,应实现基波电能和畸变电能的分开计量,为此本文提出基于改进S变换的电能计量方法,利用改进S变换优秀的时频分辨率实现基波电能和畸变电能的分解重构。通过对几个典型的非线性负荷信号的仿真验证了改进S变换算法在电能计量上的优越性和有效性。     

基于小波包分解与重构算法的谐波电能计量

为实现复杂工业现场的电能准确计量,提出了基于小波包分解与重构算法的谐波电能计量方法,介绍了小波包的分解与重构算法和基于该算法的谐波信号提取方法,给出了谐波功率计算式与谐波电能计量原理;利用db42小波函数进行谐波电能计量仿真分析,仿真信号的基波频率为50Hz,采用2层小波包变换,取40个基波周期内的仿真输入信号,采样频率fs为800Hz,稳态、非稳态谐波有功电能与谐波无功电能计量仿真实验结果证明了算法的可行性与准确性;在此基础上研制的基于虚拟仪器技术的三相谐波电能计量装置实现了各次谐波有功电能、无功电能计量,准确度达0.2S级,符合GB/T14549—1993的A类标准要求。     

清洁低碳能源电网共享用电终端设备电能计量研究

清洁低碳能源电网可以降低电能传输损耗,但其电能谐波的冲击负荷易导致电能计量误差,直接影响供用电双方结算的准确性。提出一种清洁低碳能源电网共享用电终端设备电能计量方法。根据畸变信号简化电网信号模型,计算电能计量节点的电压和电流;简化电网模型,获取电网信号功率;基于傅里叶变换,分解原始电能信号,通过逆变换获取全新的电能信号,实现用电终端设备电能的计量。实验结果表明,研究方法应用下,当电能出现谐波时,计量的电流波动幅值误差仍不超过0.1 A,且电能计量结果为正弦波,其计量结果较准确;该方法计量过程耗时平均为1.473 ms,运行效率较高。实验结果证明了该方法抗谐波性能较优,实用性较强。     

基于功率潮流分析的电能计量新方法

针对非平稳畸变信号条件下电能准确合理计量问题,在非线性负载泛函级数模型的基础上,进行了功率潮流分析并提出畸变信号条件下电能计量新方法。根据泛函级数理论中Wiener核与Volterra核转换定理求得负载的Volterra核,应用Volterra级数理论将正弦输入信号条件下负载输出电流与电压用Volterra泛函级数表示。利用小波分解与重构算法对电流与电压信号进行分解与重构,求出功率潮流分析所需电流与电压的基波分量与畸变分量。结合IEEE-Std1459-2010标准定义,以半导体整流器、电力机车及两者组成的复合系统为例,对非线性负载进行功率潮流分析,依据各功率潮流的物理意义及潮流方向,提出畸变信号条件下电能计量新方法。仿真结果表明非线性负载功率潮流仿真结果与理论结果一致,基于功率潮流分析的电能计量新方法能够实现畸变信号条件下电能的合理计量。     

电动汽车充换电设施电能计量及溯源方法

国内电动汽车产业发展迅速,其充换电设施用电特性具有非线性和冲击性的特点。传统电能表已难以满足准确计量此类负荷的要求,而且缺乏相应检定溯源手段。为此提出了改进ip-iq算法对特定整数次谐波和基波电流、谐波电压进行实时分频检测,基于实时快速傅里叶变换(FFT)和准同步采样线性插值的补偿算法,以及一种基于无级放大的宽量程冲击性负荷电能计量技术,研制了计量装置,有效解决了电动汽车充换电设施电能计量的溯源问题及电压变化情况下直流电能的检定溯源问题。现场应用效果证明了所提出的电能计量方法及装置能够满足电动汽车充换电设施电能准确计量及溯源的要求。     

基于提升小波包变换的谐波电能计量

为了克服加窗插值傅里叶算法无法准确计量非稳态谐波的缺陷,实现同时对电力系统稳态、非稳态信号的谐波电能进行准确计量,提出了基于提升小波包变换的谐波电能计量方案,详细阐述了其原理,提升分解、重构步骤。给出了整数次谐波、非整数次谐波功率计算公式,并通过仿真实验证明了该方法的准确性、可行性。对该算法进行优化,并进行DSP算法仿真实验,并估算该算法运行时占用空间大小及耗费时间,结果表明该算法能有效节省内存空间及运行时间。     

一种基于S变换的动态电能计量算法

现代电力系统中的电压、电流已不再是较理想的稳态正弦波,具有复杂的动态变化特征。动态条件下如何才能足够准确地计量电能,已越来越受到关注。文中从S变换的数学原理出发,提出了一种动态电能计量算法。具体将电能的直流、基波、谐波和间谐波分量分开测算,利用行业协会团体标准中的六种动态测试信号作为该算法的输入,对其在稳态和非稳态情况下的电能计量性能和误差进行了仿真测试和分析,结果验证了相比于现有的两类典型算法,所提出算法在动态条件下能够更准确地计量电能。     

适用于光伏发电系统的直流电能计量算法

在分析常规交流电能计量的基础上,针对光伏直流发电系统中直流母线存在谐波干扰以及直流侧电流电压波形的非周期性特点,对光伏直流电能计量提出了改进方案,将递推求和算法和梯形求积法引入光伏直流电能计量;利用递推求和算法对采样电压信号和采样电流信号进行滤波处理,进而得到功率,并利用梯形积分法对功率积分来实现电能计量.与传统的电能计量法相比本文采用的算法的结构简单、计量精度更高,适合光伏直流电能的准确计量.     

电动汽车充换电设施电能计量及溯源技术研究

我国电动汽车产业发展迅速,其充换电设施用电特性具有非线性、冲击性特点,传统电能表已难以满足此类负荷准确计量的要求,而且缺乏相应检定溯源手段。为此提出了改进ip-iq算法对特定整数次谐波和基波电流、谐波电压进行实时分频检测,基于实时FFT以及准同步采样线性插值的补偿算法,以及一种基于无级放大的宽量程冲击性负荷电能计量技术;研制了计量装置,有效解决了电动汽车充换电设施电能计量的溯源问题及电压变化情况下直流电能的检定溯源问题。现场应用效果证明了所提的电能计量方法及装置能够满足电动汽车充换电设施电能准确计量及溯源的要求。     

非线性负荷电能表

非线性负荷电能表电气化铁道等非线性电力用户向电力系统注入大量谐波，不仅影响电能质量及系统安全，而且给电能计量造成误差。研制出的该非线性负荷电能表只计量被测电流、电压的基波分量形成的功率电能。对谐波分量形成的功率不予计量，实现了非线性负荷电能的科学计量...     

电压闪变影响下的功率计算模型与电能计量方法研究

当前针对谐波电能计量技术开展了大量研究,而含有电压波动与闪变畸变信号影响下的电能计量技术研究较少。文章构建了电压波动与闪变影响下的功率数学模型,推导功率的简化计算式,提出了基于小波包分解与重构的电压波动与闪变下的电能计量方法;利用Db45小波函数,采用5层小波包变换,进行电压波动与闪变影响下稳态、非稳态信号的有功与无功电能计量的仿真分析,实验结果证明了算法的可行性与准确性。     

基于小波消噪法的电动汽车直流充电电能计量算法优化

在常规直流电能计量算法的基础上,针对目前非线性负荷对直流计量准确度影响显著的问题,提出了电动汽车直流充电时的改进计量算法,将离散小波消噪法和梯形积分法引入电动汽车直流充电电能计量;利用离散小波消噪法对采样电压和采样电流信号进行滤波处理,进而得到功率,再利用梯形积分法对功率积分从而实现电能计量。与传统的直流计量法相比,所提改进算法的结构简单、计量精度更高,适合电动汽车的直流充电电能计量。     

谐波对电网电能计量系统影响的研究

非线性负载在电网中引起电流和电压波形畸变,产生谐波电压和谐波电流。电网中谐波的存在对传统的电能计量系统产生影响,使计量不准确和不公平。就谐波对电网电能计量系统的影响进行了分析研究,并提出了谐波情况下提高电能计量精度的措施。     

电能质量的S变换仿真

针对电能质量扰动信号的特征,介绍了一种基于S变换的信号检测与分类的方法.该方法利用S变换模矩阵来检测电能质量扰动信号,并对其进行分类.对影响电能质量的8种扰动信号(电压凹陷、电压隆起、短时中断、电压尖峰、电压缺口、谐波、间谐波和瞬态振荡)进行了仿真.仿真结果表明,该方法可以准确地确定扰动发生时刻和持续时间,能够对电能质量扰动信号进行简单、直观地分类.     

基于Fryze时域无功定义的无功电能的准确计量

针对目前无功功率计量算法在非正弦不平衡条件下的无功功率计量方面准确性的不足,在Fryze时域无功定义的基础上提出了一种适用于非正弦不平衡三相三线制系统的无功功率计量理论。根据Fryze时域无功定义将三相瞬时电流分解为有功电流分量和无功电流分量,并对三相瞬时电压和无功电流分量进行快速傅里叶变换,得到各次谐波无功功率的大小和方向,从而实现对非正弦不平衡三相三线制系统无功电能的准确计量。该方法将无功功率分为正向无功功率和反向无功功率,避免了同一谐波源产生的不同次数谐波的感性无功与容性无功相互抵消的情况。最后通过Matlab仿真验证了这一结论,为非正弦不平衡条件下系统无功电能的准确计量提供了理论依据。     

基于多元线性回归的阻性和容性电流分解

为了研究交流电压作用下非线性半导体器件和非线性绝缘电介质的绝缘状态和介电性能,提出一种阻性和容性电流分解算法。以非线性电阻和非线性电容构成的并联等效电路为研究对象,推导响应电流关于激励电压的非线性方程。通过坐标变换,将其转化成多元线性方程。利用多元线性回归方法,获得等效电路参数且实现了阻性和容性电流的分解。定性分析该算法的抗干扰能力和对非标准正弦波电压的适应能力。仿真结果表明:该算法可以准确地实现阻性和容性电流的分解;当响应电流含有55 d B的噪声时,电路参数的求解误差较小;激励电压谐波分量对电路参数的求解几乎没有影响。实验结果表明:该算法可以实现MOA阀片在交流电压作用下全泄露电流的分解。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

高精度实时电能质量监测系统设计及实现

为提升电能质量监测的实时性和信号检测的准确性,提出了高精度实时电能质量监测系统的设计方案。在传统快速傅里叶变换(FFT)的基础上,采用一种改进的加窗双谱线插值谐波检测算法对检测信号进行处理,进而得到准确的相位、幅值、频率等参数。通过含有谐波的正弦信号验证算法精度,并基于TMS320F28335浮点处理单元,在数字信号处理器(DSP)上构建电能质量监测平台。改进数据流编码方式,设计滤波电路、电压型电流互感器电路、电流型电压互感器电路及电压抬升电路,并设计通过软件仿真检验了设计的可行性。该系统能够对电能质量进行实时准确的测量。     

基于Wiener级数的交流充电桩电能计量方法研究

针对矩阵式交流充电桩充电时会产生具有冲击性和强时变性的随机扰动,导致其在电能计量周期内计量不准确的问题,提出了基于Wiener泛函级数建立的交流充电桩侧的电网电能计量数学模型。利用该模型可以优化输出的电压、电流同步采样值。同时采用小波算法对电压、电流信号分解与重构,以求得功率潮流分析所需的基波分量与畸变分量,并结合IEEE-Std1459-2010定义,对电压、电流突变的功率潮流进行分析实验。通过Matlab仿真验证了该模型的正确性。实验结果表明,所用的方法在交流充电桩电能计量时误差达到了0.001数量级,提高了交流充电桩的计量精度,有效地解决了在随机扰动情况下交流充电桩电能计量不准的问题。     

非线性负荷现场录波计量装置的研制及应用

针对非线性负荷高精度谐波计量方法存在的不足,通过分析非线性负荷电气特性与谐波源特性,搭建了非线性负荷现场录波计量装置总体架构,设计了非线性负荷现场录波计量装置.测试结果表明,该录波计量装置实现了0.2级非线性负荷的高精度计量和电能质量监测,优化了非线性负荷高精度谐波检测方式,具备对电压暂态事件进行录波和分析功能.