基于Prony算法的谐波和间谐波频谱估计

电力系统中,准确有效的确定信号中的各次谐波分量及间谐波信号,对于改善电能质量有着重要意义.在分析间谐波特性基础上,提出了一种基于Prony算法的信号分解法.该方法将指数变换的时频特性与谐波信号特性描述相结合,可以提供各种分量的特征指标,如频率、幅值、相位等,并利用最小二乘法得到高精度的拟合.经过电弧炉模拟系统试验证明,Prony 算法在谐波和间谐波信号分析中,可提供有效、准确的分析结果.     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用Prony算法计算.Matlab仿真表明该方法频率分辨率和精度优于加窗插值,相对传统Prony法不需要估算信号个数,能有效消除伪谱的影响.     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用P...     

基于矩阵束算法的谐波和间谐波参数估计

电力系统中非线性负载的不断增加导致谐波污染问题日趋严重。基于矩阵束算法提出了一种谐波和间谐波参数估计的新方法。该方法将含噪声的谐波、间谐波信号构造为两个Hankel矩阵,通过奇异值分解和矩阵的低秩近似等方法抑制了噪声的干扰,同时减少了计算量;利用矩阵间的特定关系获得频率信息后,再通过最小二乘法得到幅值和相位。仿真结果表明,该方法具有精度好、运算率高、抗噪性强等特点。     

采用Prony算法的谐波和间谐波分析

传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换存在栅栏和频谱泄露现象,因而对谐波和间谐波信号不能实现精确的检测。采用扩展Prony算法检测信号的谐波和间谐波,能一次性精确地检测到整数和非整数次谐波的相位、振幅、频率,为电力系统整次和非整次谐波检测提供了一条新的途径。数值仿真验证了该算法的有效性。     

基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计

由于传统Prony算法对谐波与间谐波的检测易受噪声影响,为了提高参数估计精度,准确提取谐波和间谐波的频率、幅值和相位,提出了一种基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计方法.该方法主要思路是先用数学形态学构建形态滤波器去除噪声,可以克服传统Prony算法对噪声敏感的不足;然后再将去噪拟合后的谐波信号进行改进Prony分析.该方法针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性参数的求解过程,对比小波消噪求解谐波各参数的方法优化了去噪效果.通过MATLAB对谐波信号进行编程分析,发现该方法在噪声情况下仍能得到较高精度的谐波与间谐波幅值、频率和相位参数估计,验证了该方法的可行性和有效性.     

Prony算法在谐波、间谐波参数辨识中的应用

准确有效地确定信号中各次谐波及间谐波分量的参数,对于改善电能质量具有重要的意义。文中提出了一种应用于谐波和间谐波在线参数辨识的Prony算法改进方案。该方案由于使用QR分解算法求解方程组,减小了算法的计算耗时,提高了算法的稳定性。其次文中提出了自适应采样频率的方法、模型阶数和时间窗的选取原则,以及提取真实频率成分的可靠方法,使Prony算法具有更高的辨识性能和可靠性。经过电弧炉电流信号的分析说明,文中所提出的方法可以大大缩短Prony算法的计算耗时,提高Prony算法在线谐波参数辨识的可靠性。     

基于实值Root-MUSIC和Prony算法的间谐波参数估计

提出一种实数形式的求根多重信号分类(Root- MUSIC)算法,其无需将实值转换为复频率,从而降低了计算复杂度.由Root-MUSIC多项式的根估计出信号频率,同时由这些根采用普罗尼(Prony)法中的最小二乘法估计出信号的幅值和相位.与传统先估计频率、再由其他算法估计幅值和相位的方法相比,所提方法减少了大量计算步骤.仿真结果表明,用所提方法估计的间谐波参数精度高,在存在噪声的情况下也能准确估计出谐波和间谐波频率、幅值和相位.     

基于插值FFT算法的间谐波参数估计

间谐波是频率介于两个谐波之间的信号。间谐波除具有一般谐波信号的特性外 ,还会严重影响现有谐波补偿装置 ,使谐波补偿失败 ,因此准确检测间谐波的参数具有十分重要的意义。讨论了间谐波的特点及检测方法 ,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波参数估计 ;讨论了窗函数的选择规则 ,推导了分析窗宽度的估计公式 ,以及基于Hanning窗的间谐波频率、幅值和相位的显式估计公式。仿真结果证明 ,该算法对电网间谐波和谐波的幅度、频率和相位的估计在一定条件下具有很高的精度。     

一种基于综合DFT和Prony算法的谐波与间谐波分析方法

针对传统频域谐波测量方法存在的时域分析局限性,提出了一种综合频域(FFT)和时域(Prony)的谐波与间谐波分析方法.首先对谐波与间谐波信号进行离散傅里叶变换(DFT),获取信号的频谱范围,据此选择Prony算法的采样率,并依据信噪比选取Prony算法的模型阶数.然后基于Prony算法得到信号中各谐波与间谐波分量的频率...     

基于三线性分解的电力系统谐波与间谐波参数估计算法

随着大量非线性负荷接入电网,电力系统谐波和间谐波污染日趋严重,严重影响了电网安全和电能质量。为提高谐波治理的有效性,保证电网的安全、稳定、可靠运行,提出一种基于三线性分解的电力系统谐波和间谐波参数估计算法。对含有谐波和间谐波分量的电力系统频率信号进行分析,可以利用欧拉公式将其转化为空域信号。在接收端利用多时延输出构造具有三线性特征的信号模型,利用复平行因子分析算法完成三线性拟合。仿真结果表明该算法不仅能辨识固定频率,而且能跟踪动态频率,同时还可以实现幅度和相位的精确估计,是一种超分辨率谐波和间谐波参数估计随着大量非线性负荷接入电网,电力系统谐波和间谐波污染日趋严重,严重影响了电网安全和电能质量。为提高谐波治理的有效性,保证电网的安全、稳定、可靠运行,提出一种基于三线性分解的电力系统谐波和间谐波参数估计算法。对含有谐波和间谐波分量的电力系统频率信号进行分析,可以利用欧拉公式将其转化为空域信号。在接收端利用多时延输出构造具有三线性特征的信号模型,利用复平行因子分析算法完成三线性拟合。仿真结果表明该算法不仅能辨识固定频率,而且能跟踪动态频率,同时还可以实现幅度和相位的精确估计,是一种超分辨率谐波和间谐波参数估计算法。     

基于ESPRIT的谐波和间谐波参数估计方法

为了准确地获得信号中谐波、间谐波成分的频率和幅值等参数,提出了一种新的检测算法,即ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)。此算法是一种基于子空间技术的高分辨率检测方法,它把信号分解为信号子空间和噪声子空间,能够精确地估计出被噪声污染的正弦信号的频率,幅值等信息,克服了传统FFT算法分辨率的限制。仿真结果表明此算法能够在较短的信号长度内准确检测出信号各个谐波和间谐波成分,证明了此算法的正确性。     

基于迭代Prony算法的高精度谐波检测

扩展Prony算法在无噪声和高信噪比情况下能精确检测到电网中非整数次谐波,本文针对扩展Prony算法抗噪的弱点提出运用一种迭代Prony算法对电力系统整数和非整数次谐波进行检测,在信噪比20dB有很高的精度.数值仿真验证了本算法的有效性.     

基于优化原子分解的含频谱干涉谐波/间谐波检测算法

针对现代电网中含主瓣干扰和负频率干扰的谐波/间谐波信号,提出了一种基于优化原子分解的快速检测方法。对待分析信号加Hanning窗并进行FFT谱估计,根据频域谱线的相位特性和谱线幅值的比值校正理论,构建一种高可信度综合频谱干涉判据,判断频域内发生主瓣干扰或负频率干扰的谱线。对受干扰谱线在其邻域的一定频率间隔范围内进行粒子群优化(PSO)算法粗搜索,将得到的寻优参数重新离散化,在更小的范围内采用原子分解算法,快速准确获得谐波/间谐波参数。本文方法大大减小了匹配追踪算法的寻优范围和计算量,并能保证搜索的全局最优。仿真结果表明本文算法可快速有效分析含频谱干涉的复杂谐波/间谐波信号。     

MUSIC和Prony在电动机断条故障检测中的应用

为了实现异步电动机转子断条故障的准确检测,提出了一种基于多重信号分类MUSIC(root multiple signal classification)与普罗尼P rony算法相结合的异步电动机转子断条故障检测新方法。MUSIC方法具有频率分辨力高,所需数据少的特点。首先利用该方法计算出异步电机转子发生断条故障时的特征分量及其他分量的频率值,进而引入扩展Prony法中的最小二乘法,估计出特征分量及其它分量的幅值和初相角。仿真及实验结果表明,基于MUSIC和Prony算法的异步电动机转子断条故障检测方法切实可行,并且适用于负荷波动、噪声干扰等不利情况。     

间谐波参数估计的TLS-ESPRIT算法

文中提出将TLS-ESPRIT法用于间谐波频率检测,该算法同时考虑旋转关系方程两边误差,减少噪声对间谐波检测过程的干扰.首先对由采样信号构造的数据矩阵进行奇异值分解(SVD),结合总体最小二乘法(TLS)求解旋转关系方程,得到间谐波频率,并用最小二乘法(LS)估计幅值和相位.采用截断点法判断异常值进行子空间划分.确定间谐波分量个数,减少计算量,降低噪声影响.仿真结果表明:TLS-ESPRIT法实现过程方便,检测结果直观明了,抗噪能力强,有效提高了低信噪比条件下的间谐波频率检测精度.     

基于ELMD-SVD和Prony的谐波间谐波检测方法

为了解决噪声干扰Prony算法提取谐波参数问题,提出了一种集成局部均值分解（ELMD）-奇异值分解（SVD）-Prony的谐波分析方法（ELMD-SVD-Prony）。首先采用ELMD分解含噪信号,对获得的一系列乘积函数（PF）采用K-L散度来确定含噪分量与有效分量之间的分界点,去除噪声分量并保留有效分量,对有效分量通过相空间重构Hankel矩阵,运用奇异值分解进行二次降噪并重构。最后将重构的信号与ELMD余项叠加得到去噪后的谐波信号,结合Prony算法检测谐波的频率、幅值与相位。仿真实验结果表明,该方法能有效降噪并提取谐波特征参数。     

基于数学形态学和TLS-ESPRIT算法的间谐波检测

在无干扰情况下.传统的问谐波检测方法能较好地检测出间谐波分量;而当有干扰存在时,就无法检测出间谐波.针对传统检测方法的局限性.提出一种新的间谐波检测方法,实现了在有干扰情况下对间谐波的准确检测,且检测结果具有较高的精度.该方法利用形态滤波器有效抑制噪声的特性对检测信号进行消噪处理,保留信号的主要特征分量:对消噪后的信号采用TLS-ESPRIT算法进行检测,通过特征值分解得到信号子空间,并对信号子空间进行奇异值分解确定出空间旋转矩阵,求解间谐波分量.算例仿真结果表明,所提出的方法是可行和有效的.     

基于多信号分类法和普罗尼法的间谐波参数估计

提出了一种基于多信号分类法(Multiple Signal Classification,MUSIC)和普罗尼法(Prony)的间谐波参数估计方法,首先通过在MUSIC功率谱曲线中设置阈值来估计信号中的谐波和间谐波频率,然后根据估计出的频率利用Prony法中的最小二乘法来估计其幅值和相位.仿真和实测信号分析结果表明,该间谐波参数估计方法在低噪声水平下可检测到整数次谐波附近的间谐波,且估计出的谐波和间谐波参数精度较高,能满足实际电网信号测试精度的要求.     

间谐波对全周波傅里叶算法影响研究

随着智能电网的发展,以电力电子装置为代表的非线性负荷在电力系统中得到了广泛的应用,给电网带来大量谐波、间谐波。由于间谐波的存在,使得应用于仪表计量、继电保护特征量提取的全周波傅里叶算法结果产生误差,造成基波和谐波检测误差、保护不正常动作等。文章从理论上推导出了含单一频率间谐波的基波信号的全周波傅里叶变换表达式,从傅里叶变换表达式中提取了基波和二次谐波幅值,绘制了基波和二次谐波幅值波动范围随间谐波频率和含量的变化曲线,得出了间谐波对全周波傅里叶算法提取基波和各次谐波幅值影响的普遍性结论。最后,以变压器差动保护为例进行仿真验证,仿真表明:由于间谐波对全周波傅里叶算法的影响,会导致继电保护特征量提取误差,从而引起保护误动或拒动。