基于滑窗频谱分离算法的基波参数测量

非同步采样时,含有邻近间谐波的基波信号进行短时傅里叶变换时,基波、间谐波和各自负频率成分间会产生严重的频谱干扰。因此,为了准确提取并测量混叠频谱中的基波成分,该文提出基于滑窗频谱分离的基波参数测量方法。首先建立多频率信号模型,并基于短时傅里叶变换推导出频谱分离算法,分离出基波和干扰的频率分量,最终计算出基波参数。该文在电压波动、频谱混叠等多种工况下进行算法验证,结果表明,所提方法能够准确地提取基波成分,并兼具较高的时间分辨率和参数测量精度,且具有一定的抗噪性。同样,所提方法也适用于谐波和间谐波的识别和测量。     

自相关法在测量电力信号基波频率中的应用

由于电力信号基波频率的测量直接影响到谐波分析的精度，提高基波频率的测量精度非常必要。说明了用相关法测量电力信号基波频率的原理，并给出了硬件实现方案，在不增加设备复杂性的前提下，可大大提高测量精度。     

基于迭代滤波的电网基波与谐波动态频率测量技术

电网存在负荷非线性、供能间歇性等特点,动态频率测量的精度易受非稳态分类和噪声等影响。文章从算法和硬件两方面研究动态频率测量技术,提出了基于复化辛普森的基波与谐波动态频率测量方法,推导了白噪声影响下的基于复化辛普森的频率测量方差公式,设计了抗干扰能力强的电网信号调理和采样电路。提出的基波与谐波动态频率测量方法采用复化辛普森积分原理,可有效消除信号中非稳态分量的影响,设计的电网信号调理和采样电路及抗干扰措施能够减少外界干扰对动态频率测量的影响。仿真结果证明了文中方差表达式的有效性。实验结果表明,提出的动态基波与谐波频率测量技术具有较高精度,满足实际测量需求。     

考虑带外干扰的电力系统频率测量算法

带外干扰和基波频率偏移同时存在并且相互影响使得频率测量算法精度急剧下降,提出考虑带外干扰的电力系统频率测量算法对该问题进行处理。算法首先分析基波频率偏移和带外干扰同时存在的泄漏关系,通过离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)来获得粗略的带外相量值;其次利用带外相量值计算带外粗估频率,并将其反馈给拓展后的泰勒模型作为基准频率参与运算;最后利用模型中的泰勒高阶导数获得精确的频率测量值。仿真结果表明,提出的算法在频率偏移和噪声工况下能够分别给出精度较高的基波频率值和带外频率值;录波数据测试表明,算法能够准确给出实时信号的频率测量值且该值具有较小的波动性,证明了算法的综合性能。     

基于Prony算法的基波频率测量方法

针对电网频率跟踪测量的问题,提出了一种基于Prony算法的基波频率测量方法。首先通过CIC组合滤波器从原始信号中提取出基波信号,再利用Prony算法进行频率跟踪测量。该方法可以有效地抑制原始信号中的直流、谐波和噪声,降低测量系统的基波频率测量偏差。实验仿真结果表明,该算法响应速度快,测量精度高,测量结果满足电网监测和电能计量的精度要求。     

基于SWT的电力系统基波检测

在噪声混入含有基波的信号时,传统的时频分析方法在基波提取过程中易出现模态混叠。为了准确检测出基波分量,利用时频分析精度较高的同步挤压小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform, SWT)实现基波检测。首先,采用SWT将含有基波的信号分解为一组内蕴模态类函数(Intrinsic Mode Type functions, IMTs),第一个分量IMT1即代表基波。然后,该分量经Hilbert变换实现基波频率和幅值的测量。在谐波幅值瞬变、噪声混入、基波频率波动、间谐波频率靠近基波和谐波的情境下进行算法验证。实验结果表明,SWT能够准确提取基波,频率精度最高可达10?8量级,具有较强的抗噪性,且SWT的基波提取能力强于谐波和间谐波。     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

基于自适应陷波滤波器的谐波分析法

为提升介损角测量算法对干扰因素的抑制效果,提出了一种结合自适应陷波滤波器(ANF)的谐波分析法.ANF能有效滤除电压、电流波形中的整次谐波、间谐波和噪声分量,准确实现基波分量的跟踪及基波频率的提取.谐波分析法基于ANF提取的基波分量和基波频率进行介损角计算.仿真结果表明,结合ANF的谐波分析法在频率波动、谐波分量变化、白噪声影响、介损角真值变化、初相角变化等情况下都能取得较高测量精度.     

应用于频率波动电网的改进相位差校正法

针对电网信号基波频率波动时传统相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能产生测量失败的问题,提出一种改进算法。改进算法相对于传统相位差法有4个改进措施:第一,通过对加窗后的频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,减小了频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过计算频率变化率(Rate of Change of Frequency,ROCOF)对传统相位差法的校正公式进行了进一步的修正;第三,在计算ROCOF时尽量减小采样窗长,提高了ROCOF的实时性以及计算精度;第四,通过两次相位差法减小基波频率波动导致的非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定以及基波频率宽范围波动的两种情况下将改进算法进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参量测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,分析窗长满足IEC标准规定窗长。     

应用于频率宽范围偏移电网的改进相位差校正法

非同步采样造成的频谱泄漏是相位差测量误差的主要来源,尤其针对于频率宽范围偏移时,采用传统相位差法很可能造成测量失败。文中提出一种基于传统相位差的改进算法,改进算法分为两个步骤:第一,通过分析加窗信号频谱,将频谱表达式进行多项式变换从而加快旁瓣衰减速度,进一步减轻频谱泄漏和各谱线之间的干扰;第二,通过估计电网基波频率偏移范围确定待测信号采样点数,对采样序列采用截取点数不同的前后两次相位差法,第二次相位差法的截取点数由第一次相位差法估计的基波频率决定,减小了非同步采样带来的频谱泄漏。分别在基波频率稳定、基波频率宽范围偏移以及含有噪声干扰的情况下进行仿真验证。仿真结果表明,改进算法的电参数测量精度较传统相位差法有大幅度的提升,采样窗长满足IEC标准规定窗长。