基于三次样条插值时域采样重构的间谐波检测新算法

首先用加汉宁窗的插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法确定准确的基波频率,并且根据基波频率和时域原始采样序列,利用三次样条插值方法重构一个新的等间隔序列,重构序列是严格整基波周期截断的,而且在每基波周期内包含整数个重构点;然后用 FFT 算法对重构序列进行处理,计算出所有基波和谐波的参数;接着,将基波和谐波成分从重构序列中减掉,则剩余序列中只包含间谐波成分;最后,再次用加汉宁窗的插值 FFT 算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,每确定一个间谐波成分的参数就将该间谐波成分从剩余序列中减掉,如此循环,直至确定每一个间谐波成分的参数.该算法排除了基波和谐波对间谐波的影响,也避免了大幅值间谐波对小幅值间谐波的泄漏影响,因而对基波、谐波和间谐波参数的检测均有很高的精度,仿真和实验证明了该算法的正确性和有效性     

基于三次样条插值信号重构的微网谐波及间谐波分析算法

针对微网中基波频率的变动及谐波和间谐波的存在,提出了一种基于三次样条插值信号重构的谐波及间谐波分析算法。首先用加Hanning窗双插值快速傅里叶变换(fastFourier transform,FFT)算法得到微网的实际基波频率,根据实际基波频率对采样频率进行修正;然后采用三次样条插值算法对原始采样信号进行重构,对重构信号用加Hanning窗双插值FFT算法得到基波和各次谐波;最后从原始信号中减去基波和各次谐波,对剩余信号再次运用加Hanning窗双插值FFT算法来确定各次间谐波成份。仿真结果表明,使用该算法对微网的谐波及间谐波进行分析,能够提高分析精度。     

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。     

基于改进加窗插值FFT的高精度谐波与间谐波检测算法

大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数次和非整数次谐波（称为间谐波）,传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）算法基于同步采样的方式,不适用于非整数次谐波的检测分析。频谱泄漏现象是由于有限长信号的傅里叶变换与理想傅里叶变换的不同而产生的。为了消除频谱泄漏,提出了基于余弦窗的插值FFT算法,给出了K项余弦窗插值的参数估计通式,并对矩形窗和汉宁窗的插值算法通过实例进行了验证。结果表明,基于汉宁窗的插值算法在基波频率偏离额定值或者大量间谐波存在的情况下,都能在非同步采样下准确地检测出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。同时该算法也和其他非同步采样方法进行对比,结果表明,该算法较文献中方法具有精度高、计算复杂度降低的优点。     

基于三次样条函数的加Blackman-harris窗插值FFT算法

使用加Blackman-harris窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法计算电力系统谐波时,其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂.提出利用三次样条函数逼近其频率修正系数的7次多项式和复振幅的修正函数,采用三次样条插值函数的有效形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,将插值FFT算法的频率修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,并将复振幅修正系数曲线以频率修正系数间隔0.1分为10段,给定11个等间距插值点,分别构造出频率修正系数和复振幅修正系数的快速计算公式.公式简单,计算量小,程序实现方便,实时性好,并且在分段处连续,分段处的计算值为精确值.仿真结果表明,该算法计算所得幅值误差小于0.01%,频率误差小于0.003 Hz,相位误差小于1%.     

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。     

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。     

基于三次样条插值的低压电器瞬时试验数据分析

详细阐述了三次样条插值在试验数据分析中的应用。推导了k个数据点插值函数系数的求解公式。分析了利用插值函数逼近原函数时的最大误差。最后,利用前述方法对谐波试验数据进行分析,给出了分析结果。与传统方法相比,通电时间和谐波试验通电占空比的计算更加科学、公正和准确。试验结果表明,该方法彻底消除了阈值设定对试验结果的影响。     

基于三次样条插值的指针式仪表识别方法研究

针对变电站巡检机器人指针式仪表自动识别中易受指针阴影影响的问题,提出了一种基于三次样条插值的指针式仪表图像分割方法。提取包含指针的圆形区域作为信息图,对信息图进行中值滤波、灰度拉伸;使用16个固定的阈值对信息图进行分割,并统计指针的长度和面积;使用三次样条插值法对面积序列插值并计算其一阶差分,以指针长度大于信息图半径的最小阈值作为起点,求得一阶差分的第一个波谷点,以该点对应的灰度值作为分割阈值对信息图进行图像分割。图像分割实验表明,文中算法对含有指针阴影的仪表图片分割成功率由10%提高到94%,识别成功率由82%提高到98%,提取的指针中仅包含少量的无效信息,减少了后续算法的运算浪费;鲁棒性实验表明,该算法对各种环境干扰具有较好的鲁棒性。     

基于加窗插值压缩感知的谐波/间谐波检测方法

针对压缩感知在傅里叶变换基下,对谐波畸变信号进行变换时会产生频谱泄漏和栅栏效应的问题,提出一种基于加窗插值的压缩感知(WI-CS)算法。该算法结合二进制稀疏测量矩阵和六项五阶余弦窗,构造出一种新型窗稀疏测量(WSM)矩阵,经重构得到稀疏向量后,利用四谱线插值修正公式,对谐波间谐波各参数进行精确检测。通过MATLAB仿真,结果表明文章所提方法能够在较少的采样数据下,具有较高的检测效率以及一定的抗噪声能力。     

基于VMD-SWT联合算法的谐波/间谐波检测

针对现有电力系统谐波/间谐波检测方法中提取精度不高、对噪声敏感的问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)和同步挤压小波变换SWT(synchrosqueezing wavelet transform)的谐波/间谐波检测新方法.首先对含有谐波/间谐波的信号进行连...     

基于APES算法的高精度间谐波检测

针对电力系统中存在的间谐波问题,提出了一种基于APES(Amplitude and Phase Estimation,APES)算法的间谐波检测方法.该方法是在误差功率最小化目标下的非参数估计方法.分析了该方法在加权最小二乘解释及滤波器组解释下与其他谱估计方法的联系,说明了该方法是对信号频率的渐近无偏估计.通过实验仿真对比了在不同采样时间及信噪比条件下APES算法与其他算法的频率估计精度,证明了该方法具有较好的抗噪性及短时间窗估计特性.     

基于快速TLS-ESPRIT的间谐波检测算法

提出改进的快速TLS-ESPRIT(全局最小二乘子空间旋转不变)算法,其在TLS-ESPRIT算法的基础上,通过降低奇异值分解维数,减小了计算量,并对计算结果不产生影响,可高精度地辨识电力系统中任意组合谐波和间谐波的频率、幅值和相位参数信息.在采样间隔10 μs、采样2000点的实验条件下,用仿真信号(含均方差为1的白...     

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APES算法的高精度间谐波检测

针对电力系统中存在的间谐波问题,提出了一种基于APES（Amplitude and Phase Estimation,APES）算法的间谐波检测方法。该方法是在误差功率最小化目标下的非参数估计方法。分析了该方法在加权最小二乘解释及滤波器组解释下与其他谱估计方法的联系,说明了该方法是对信号频率的渐近无偏估计。通过实验仿真对比了在不同采样时间及信噪比条件下APES算法与其他算法的频率估计精度,证明了该方法具有较好的抗噪性及短时间窗估计特性。     

基于三次样条插值理论的电子式互感器数据同步

介绍了电子式互感器的数据同步问题,并对线性插值和二次插值的同步算法进行分析,指出线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和二次插值算法在低采样频率下误差改进不明显。提出了基于三次样条插值理论的同步算法,并进行了误差的理论分析和数值仿真计算。理论误差分析表明,该算法相比较于线性插值算法和二次插值算法,误差值至少降低2个数量级;数字仿真验证显示,每周期48点采样时,稳态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.000 38%,暂态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.005%,采样值误差均降低2个数量级以上。在包含基频量和高次谐波电量的二次设备中,该算法可降低各采样点的相对误差,方法误差精度均可满足IEC60044标准规定的电子式互感器的误差要求,即稳态测量精度0.2级和暂态分量最大瞬时值误差小于±1%。     

基于三次样条插值的算术傅里叶谐波分析方法

数字化变电站采用固定采样频率10 k Hz采样数据,每周期采样点数为200,不为2的整数次幂;且基波频率的波动会导致非同步采样,直接运用离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差,不满足电力系统谐波分析精度的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点,目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号进行插值,而插值过程将不可避免地引入误差,影响到AFT算法的谐波分析精度。AFT常用的插值算法为零次插值,此方法存在较大误差,严重影响谐波分析精度,不能满足电力系统的要求。对比了四种平面插值算法,通过仿真分析比较了这四种方法对AFT谐波分析精度的影响。最后选用三次样条插值算法来提高AFT的谐波分析精度。仿真结果表明:在非同步采样条件下,用三次样条插值的AFT谐波分析方法精确度高,稳定性好,满足谐波分析精度的要求,为电力系统谐波分析开辟了新思路。     

基于Nuttall窗的三峰插值谐波算法分析

针对快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样下存在检测精度低的问题,根据Nuttall窗的旁瓣特性以及FFT后信号的谱线特点,提出一种基于Nuttall窗三峰插值的电力系统谐波检测算法。用曲线拟合得到修正公式,并基于修正公式进行了Matlab仿真。仿真结果表明,在同等条件下,该算法处理信号的幅值修正相对误差小于2.44×10-5%,相位修正相对误差小于0.004%。该算法相对于单峰及双峰插值精度更高,相比于五点、九点算法,所提算法可以提前得到修正公式无需对离散序列重新组合。     

基于AR谱估计和插值FFT的间谐波检测方法

现有插值FFT算法是由已知仿真信号频率成分附近的谱线来修正FFT的结果,而实际信号的间谐波和谐波分布往往无法事先确定,这将给插值修正带来不便.提出AR模型谱估计与双峰谱线修正算法相结合的间谐波检测方法.根据信号的AR谱分布进行插值修正,同时提出由谱估计确定Blackman-Harris窗插值修正所需最小数据长度的方法,并采用多项式逼近的方法导出Blackman-Harris窗插值算法的简单修正公式,在减少FFT计算量的同时保证了结果的高精度.仿真结果表明了该方法的有效性.