基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

考虑负频分量影响的FFT插值算法

采用加矩形窗FFT插值算法,谐波的负频分量对谐波计算的误差影响较大.为了提高结果的精确性,大多采用多项余弦窗插值的方法,这些窗的主瓣较宽,降低了计算速度和实时性.为此首先分析了泄露误差的产生,然后提出了考虑负频分量影响的矩形窗插值FFT算法.由于最少只需采样2个周期,所以该算法实时性好,采样点数少,计算速度快.为了提高运算精度,考虑了各次谐波旁瓣的影响.为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加矩形窗的插值函数,计算量小,实时性好.仿真计算结果表明,采用该方法得到的幅值和频率都具有较高的计算精度.     

基于加窗FFT和HWT算法的谐波检测系统设计

为了提高电网谐波的检测精度,特别是考虑电网中存在间谐波的情况,及造成的频谱泄漏和栅栏效应问题.采用了改进加窗插值FFT和HWT混合的非整次谐波算法,加窗插值采用可修改的Hanning窗、HWT采用谐波小波算法,更好地消除了间谐波的影响.硬件采用STM32+DSP的双CPU并行处理技术,提高了数据处理速度.MATLAB仿真结果以及实验结果分析表明,该算法提高了谐波检测精度,改善了系统的动态性能,并达到预期的效果,具有一定的实际意义.     

基于连续小波变换的非整数次谐波测量方法

快速傅里叶变换(FFT)可实现整数次谐波的精确检测，但对非整数次谐波的检测误差较大；加窗插值算法可提高非整数次谐波的检测精度，但会导致谐波分辨率降低。如果信号中存在频率相近的整数次和非整数次谐波，利用FFT和加窗插值算法都无法实现谐波的准确检测。连续小波变换(CWT)因其良好的时频局部化特性，可用来分析谐波。通常利用CWT系数的幅值来检测谐波频率。但不同尺度的小波函数在频域上存在相互干扰，如果被检测信号中含有频率相近的谐波，利用CWT系数的幅值无法实现谐波的准确检测。文中结合傅里叶变换和CWT的特点，提出了利用小波变换系数傅里叶变换的幅值来分离谐波的算法。通过实例验证，该算法能够把频率相近的整数次和非整数次谐波分离，实现较理想的检测，从而提高了谐波分析、检测的精度。     

一种加三项余弦窗的加窗插值FFT算法

提出了一种基于三项余弦窗exact Blackman窗的插值FFT算法.讨论了exact Blackman窗的频率响应,详细推导了基于exact Blackman窗的插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数.仿真计算结果表明,利用三次样条函数计算的谐波幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01 Hz,相位误差小于5%.新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他四项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性.     

加窗傅里叶变换谐波检测算法及其插值改进研究

直接采用快速傅立叶变换(FFT)方法进行谐波分析无法避免栅栏效应和频谱泄漏现象,不能获得准确的各次谐波参数.为此,针对谐波检测的加窗傅里叶变换进行研究,应用插值算法对窗傅里叶变换进行改进,提出一种基于逐幅谐波消去法的插值.理论分析和仿真表明,该改进算法可有效地减少泄漏,降低噪声的干扰,精确地获得各次谐波的幅值和相位.     

基于WT-DFFT的电力系统复杂谐波信号检测

针对电力系统中同时包含稳态谐波、间谐波、非稳态谐波及各种噪声污染的复杂谐波信号,提出了基于小波与双重FFT(WT-DFFT)的联合检测方案。该方案首先利用传统FFT算法粗略识别谐波分布,以此确定小波分解层数以及后续需要关注的频带。然后采用小波变换对信号进行分解,对关注的低频带稳态分量采用加窗插值FFT算法分析,对关注的高频分量采用小波重构算法分析,进而获得各次谐波、间谐波及高频带暂态分量的参数。仿真实验表明,该方案不仅能够确定小波分解层数及关注的频带,而且对关注频带采用更精细的方法进行分析,其准确度更高,实用性更强。     

考虑负频分量影响的FFT插值算法

采用加矩形窗FFT插值算法,谐波的负频分量对谐波计算的误差影响较大。为了提高结果的精确性,大多采用多项余弦窗插值的方法,这些窗的主瓣较宽,降低了计算速度和实时性。为此首先分析了泄露误差的产生,然后提出了考虑负频分量影响的矩形窗插值FFT算法。由于最少只需采样2个周期,所以该算法实时性好,采样点数少,计算速度快。为了提高运算精度,考虑了各次谐波旁瓣的影响。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加矩形窗的插值函数,计算量小,实时性好。仿真计算结果表明,采用该方法得到的幅值和频率都具有较高的计算精度。     

基于Nuttall(Ⅰ)窗的插值FFT算法

加Blackman-harris窗插值FFT算法计算精度高,但其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂,计算量大,影响了它的应用.给出了一种基于4项余弦窗Nuttall(Ⅰ)窗的插值FFT算法.讨论了Nuttall (Ⅰ)窗的频率响应,详细推导了基于Nuttall (Ⅰ)窗的插值FFT算法的计算公式,其频率修正系数计算公式简单,容易得到,并采用三次样条插值函数计算复振幅的修正系数.仿真计算结果表明,当采样1 0周期时,新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他4项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性.     

基于Nuttall窗插值算法FFT的虚拟电力谐波测量系统设计

为了提高虚拟仪器测量电力系统谐波的准确度,研究了加窗FFT插值算法的原理,对比分析了几种重要窗函数的频谱特性,提出了将Nuttall窗插值FFT算法引入LabVIEW平台的方案,推导了Nuttall窗插值FFT简单易用的多项式修正公式,给出了算法的具体程序,并进行了仿真和实验验证,结果表明,基于LabVIEW的Nuttall窗插值FFT电力谐波测量算法准确度高、实现方便且开发周期短,能快速地在普通计算机上完成高准确度的谐波分析。     

一种基于离散小波变换的谐波分析方法

在离散小波变换的基础上,结合加窗插值FFT,提出了一种组合式谐波分析算法。该算法先用加窗插值FFT计算基波频率,然后对加窗信号进行频率调制,将谐波分量变换成直流或近似直流分量。用离散小波变换分离出这些分量后用于计算谐波幅值和相位。计算机仿真和实验结果表明,该算法可在高噪声污染情况下,准确计算谐波参数,尤其谐波相位角。DSP评估板上的实现证明了该算法可用于实时谐波分析。     

基于FFT和神经网络的非整数次谐波分析改进算法

运用神经网络模型进行整数次谐波检测可达到较高的检测精度,但该种线性神经元模型不适合非整数次谐波的检测。为精确检测非整数次谐波,该文提出一种改进的线性人工神经元模型,并将加汉宁窗的FFT算法和改进的线性人工神经元模型结合起来,提出一种改进的非整数次谐波分析算法。首先,对采样信号用加汉宁窗的FFT算法进行预处理,得到谐波个数和精度不高的谐波次数;其次,根据谐波个数设定神经元的个数,根据预处理后得到的谐波次数设定神经网络谐波次数迭代的初始值;为了提高迭代速度,提出了谐波次数迭代步长自适应调整的算法。最后对改进后的人工神经网络进行训练,实现了非整数次谐波的精确检测。仿真实例表明,该方法能将频率相近的非整数次谐波分离,可有效提高谐波参数的检测精度和速度。     

基于改进小波包的非整次谐波分析算法

小波函数是具有时域和频域良好局部化特性的函数,可以用于非整次谐波的检测。但是小波变换算法存在着频谱泄漏和栅栏现象,给谐波的检测带来误差。文章提出了改进小波包快速算法,在每层信号分解或重构过程中,在原小波滤波器后面串联一个新的纠正滤波器,使得重构信号中的幅值失真和频谱混叠现象得到有效改善,实现检测非整次谐波的方法。通过仿...     

用于电力系统谐波分析的加窗插值FFT算法研究

分析了传统傅利叶算法的误差原因 ,提出了运用加窗减少泄漏误差、通过插值算法限制栅栏效应的方法。与以往加窗插值法不同的是 :利用卡当公式 (Cardan)推导出 3、4项窗的一般求解公式。用此法仿真计算电网信号的结果表明 :对于频率和幅值 ,各种窗具有很高的精度 ;4项窗所得相位误差较大。综合考虑频率、幅值和相位 3个因素 ,则用 3项窗精度最高 ,其旁瓣最小衰减达到 5 9 7dB ,满足电力系统谐波分析的需要。     

一种高精度六谱线插值FFT谐波与间谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法因其便于在嵌入式系统实现而被广泛应用于电力系统谐波检测,可改善因非同步采样和非整周期截断造成的频谱泄漏与栅栏效应,提高FFT分析的精确度。针对目前常用的加窗插值算法存在的不足,在分析五项最大旁瓣衰减(Maximum-Sidelobe-Decay, MSD)窗频谱特性的基础上,提出一种基于五项MSD窗六谱线插值FFT的谐波与间谐波分析算法。该算法利用紧邻峰值谱线频点的六条谱线进行加权运算,充分考虑峰值频点左右对称谱线所蕴含的信息以提高分析精度。通过数据拟合求出窗函数对应的插值修正公式,简化了运算过程。仿真结果表明,五项MSD窗六谱线插值FFT算法设计实现灵活,抑制频谱泄漏效果极好。相比于其他常见的四谱线插值FFT算法,该算法具有更高的谐波、间谐波检测精度。     

基于信息融合和神经网络的变压器内部故障快速诊断方法

变压器内部故障诊断通常需要利用油中溶解气体进行分析,但这些信息提取、检测分析过程繁琐,实时性较差。因此文章中提出了一种仅需要电气量的变压器内部故障快速诊断方法,采用小波包分析提取短路电流和差动电流的频域故障特征,采用最大值体现零序电流的故障特征,采用信息融合技术将所得到的所有故障特征进行融合,并利用BP神经网络算法对变压器内部电气故障类型进行诊断。在MATLAB/Simulink平台建立来仿真模型并进行了算例分析,结果表明文章中所提出的变压器内部电气故障诊断方法具有高准确性和高可靠性的优点。     

两种电网谐波分频检测方法的对比

为分析不同电网谐波检测方法的特点,介绍了基于瞬时无功功率的谐波分频检测法和基于最小二乘法的谱估计谐波分频检测法,仿真分析、比较两种方法的结果表明前者能够瞬时检测到谐波分量,实时性很好,但检测结果包括的幅值和相位信息不能分离开来;而后者可离线计算特定次谐波,实时性较强,算法也较简单,不但能算出谐波幅值,还能求出其相位,且和采样起始时刻没有关系,但是此方法要求采样严格的与基波过零同步。     

应用三次样条函数快速计算插值FFT算法

加汉宁窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法可以克服频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电量时产生的误差,但其计算量较大,实时性较差。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加汉宁窗插值FFT算法函数,提出了应用三次样条函数的有效形式计算插值FFT算法,将插值FFT算法的谐波幅值修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,构造出计算插值FFT算法的三次样条函数的快速计算公式。该公式简单,程序实现方便,计算量小,在分段处连续,且为精确值,可以大幅度提高插值FFT算法的计算速度和实时性。仿真计算结果表明,应用三次样条函数的有效形式计算电量谐波幅值和频率,幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01Hz。