基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出一种基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法。首先,对电网谐波信号进行初次移频滤波操作,以获得信号实际基波频率;然后,根据信号实测基波频率,对信号进行二次移频滤波处理,进而准确获取各次谐波的幅值和相角;最后,仿真实验表明,该文所提算法能够有效地克服非同步采样和噪声的影响,并且具有测量精度高、实时性好和适应性强等特点。此外,通过实际构建的硬件测试平台,进一步验证了所提算法的准确性和可靠性。

基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法

电压暂降是电力系统中最令用户困扰的电能质量问题,对其特征参数进行准确测量是电压暂降评估和治理的首要前提。然而,当前电压暂降检测算法存在参数检测准确度低、实时性差以及缺乏相位跳变信息等不足。为此,提出一种基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法,以实现其特征参数的快速、准确检测。该方法首先利用有效值滑窗差分算子准确获取电压暂降的起止时刻。接下来,依据暂降起止时刻对原始信号分区,并对不同分区的信号进行加窗插值快速傅里叶变换(FFT)运算。而后,对采样序列重构并进行相位校正。最后,得到电压暂降的持续时间、暂降深度和相位跳变等特征参数信息。在暂降幅值和相位同时变化、不同谐波分量、不同信噪比噪声等情况下的仿真实验结果表明,所提方法具有准确度高、实时性好和鲁棒性强等优点。实际构建硬件测试平台的测试结果满足GB/T 30137-2013中电压幅值误差≤0.2%、相位跳变误差≤1°以及暂降持续时间误差不超过一个周期的要求,验证了算法的有效性和可行性。

基于Slepian和Parzen互卷积窗插值FFT的电力系统谐波分析方法

谐波是电力系统中最为突出的电能质量问题之一。谐波参数的准确估计是电力企业和用户评价电能质量的重要参考依据。目前,电网谐波参数的估计方法主要基于傅里叶变换算法,但该算法在分析和处理信号时需要对原始信号进行截断和离散化处理,会不可避免地导致频谱泄露和栅栏效应,从而严重影响电网谐波参数的准确测量。而具有优良旁瓣特性的窗函数以及插值算法可有效改善因频谱泄露和栅栏效应所带来的参数估计误差。为此,文中提出一种基于Slepian窗和Parzen窗的新型互卷积窗(slepian and parzen mutual convolution window,SPMCW)插值FFT的谐波分析方法。SPMCW具有较低的旁瓣电平和快速的旁瓣衰减速率,因而可有效抑制频谱泄露,进而实现弱谐波幅值的检测。在MATLAB下的仿真实验验证了文中算法的准确性和可靠性。实际构建的硬件平台验证了算法的有效性和可行性。

基于移频滤波的频率测量方法

实际电力系统由于存在频率波动,使得严格同步采样条件难以满足,从而影响了电力系统频率及其他参数的准确测量。为此,该文提出一种基于移频滤波的电力系统频率测量新方法,该方法只需通过对原始采样信号进行简单的移频和滤波运算即可准确求得电力系统的频率。与经典时域测量方法相比,该文算法简单,运算量小,实时性好。与传统傅里叶算法及其改进算法相比,该频率测量方法无需额外求解方程和加窗插值运算,能有效克服传统傅里叶算法存在频谱泄露和栅栏效应的缺陷。该文分别在电网基波频率变动、不同采样率、不同采样点数、不同模数转换器字长以及不同信噪比噪声等条件下对算法进行了仿真测试。仿真结果表明,该算法能够实现对电力系统频率的准确测量且能有效地抑制白噪声的干扰。构建的实际硬件测试平台验证了所提算法的准确性和可靠性。

基于CS5532的水分测定仪称重模块设计

物质的水分含量是决定物质物理、化学、生物特性的重要指标,其准确测定具有重要意义。现有的水分测定仪称重结果的测量精度和实时性往往难以同时满足要求。为此,设计了一种基于CS5532的水分测定仪称重模块,阐述了称重传感器的工作原理,给出了称重模块的硬件电路设计,并详细描述了称重数据的预处理策略及其实现方法。实验结果表明:基于该模块的水分测定仪测定结果响应快、实时性好,称重精度为1 mg,水分测量误差不大于0.1%,响应时间小于0.4 s,稳定时间不大于5 s。

基于准同步序列重构的非稳态电力谐波分析

针对非稳态电力信号傅里叶谐波分析中频谱泄露所导致测量误差较大的问题,提出一种基于准同步序列重构的非稳态电力谐波分析方法。首先在频域上对原始采样信号进行50 Hz的频移,经过sinc滤波器滤除谐波分量,采用移频角差法求得基波频率偏移量;依据计算的基波频率,再通过三次B样条插值重构原始采样信号;最后利用全相位FFT有较优抑制频谱泄露的性能,对重构后的准同步序列进行谐波分析,确定每一个谐波成分参数,实现谐波参数的准确测量。试验表明,该算法能有效检测非稳态信号的基波频率大小,实现非稳态下电力谐波信号的高精度检测,实验平台验证了方案的可行性。

基于采样序列重构的高精度介质损耗角测量方法

为准确测量介质损耗角,克服基波频率波动、采样率不同、模数转换器位数变化及噪声干扰等因素影响,提出一种基于时域采样序列重构的介质损耗角测量方法。通过对原始采样序列进行移频滤波实现对基波频率的准确估计,结合估计基波频率和三次样条插值方法实现实际电压和电流采样序列的重构,通过对重构后的电压和电流采样序列分别进行快速傅里叶变换实现介质损耗角的准确求取。仿真结果表明所提算法能够实现对介质损耗角的准确测量且不受非同步采样限制和噪声的影响。实际构建的硬件测试平台验证了该算法的准确性。

单相双向计量多功能智能电能表设计

智能电表、智能用电、供用电互动等技术既是坚强智能电网用电环节的基本组成部分,又是引导科学、合理、经济用电,达到节能减排目标的重要研究内容。针对智能电网中现代家居智能用电以及家庭微网发电的发展需求,提出了一种基于STM32F103微控制器,具有双向电能计量、多参数测量和防窃电等多种功能的单相智能电能表设计方案。介绍了电能表的系统构成,重点分析了电流、电压信号采集电路、双向电能计量单元硬件电路设计,详细论述了基于两个电流互感器、一个电压互感器的高精度防窃电功能设计,简要介绍了系统的软件设计,给出了电能表的误差分析和纯软件形式的校表方式。该单相多功能双向计量智能电能表成本低、功能强。国网新疆电力公司的实际应用证明了该电能表的准确性与可靠性。

基于SVM的电子分析天平温度漂移补偿方法

电磁力平衡传感器等关键部件的温敏特性是引起电子分析天平温度漂移的主要因素。针对电子分析天平温度漂移问题提出了基于支持向量机的补偿方法。通过分析引起电子分析天平温度漂移误差的原因,将温度敏感部件的温升和电子分析天平的温度漂移数据作为模型输入,运用自适应参数优化方法寻找最优参数,建立电子分析天平温度漂移误差模型并进行温度漂移补偿。通过对量程200 g、分辨力0. 1 mg的电子分析天平进行补偿检验,结果表明全量程内的示值误差绝对值≤0. 3 mg,优于国家标准GB/T 26497—2011《电子天平》规定的I级天平对温度漂移指标的要求。

烘干失重法水分快速检测的预估融合方法

为解决烘干失重法水分检测标准方法测量时间长、耗能大、效率低的问题,对传统烘干失重法进行重大改进,提出一种水分测定预估融合方法,在试样烘干失水过程中预估试样完全失水的状态。根据红外干燥失水过程特点,应用Luikov理论结合Fick扩散定律对试样的烘干失水过程建立数学模型,确定失水状态预估的融合算法形式,进一步建立起止时刻判断的自适应决策机制,依据干燥速率确定预估起点,设定二级阈值搜索预估终点,由此完成基于LM（Levenberg-Marquardt）算法的串行迭代预估融合算法设计,并以玉米粉、鲜猪肉为试样验证算法的普适性与准确性,结果表明,预估方法与传统烘干失重法测量结果的相对误差在1.853×10-3-9.891×10-2,节省测定时间37.45%~55.54%,在保证测量准确度前提下能大力提高烘干失重法水分的检测效率,有效降低能耗。

基于采样序列重构和频谱校正的通用电网闪变测量方法

当前闪变参数测量方法都假设在已知闪变调制波类型的前提下进行测量,然而实际闪变调制波类型无法提前预知,使得这些检测算法在实际使用时严重受限。为此,提出一种基于采样序列重构和频谱校正的通用电网闪变测量方法。该方法首先通过改进Teager能量算子提取闪变包络,再利用加Rife-Vincent窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法校正闪变包络的频谱以获得闪变临时参数。将所得临时参数重构出两类闪变调制波序列,通过两类重构序列与预设阈值对比以实现闪变调制波类型辨识,最后依据调制波类型辨识结果得到电网闪变实际参数。仿真实验与实际硬件平台的测试结果验证了算法的准确性和可靠性。在实际测试中,正弦波调制闪变和矩形波调制闪变的幅值相对误差分别小于7.3%×10^(-1)和1.9%×10^(-1),频率相对误差分别小于8.0%×10^(-1)和9.8%×10^(-2)。

基于径向基函数神经网络的肺部加权频差电阻抗成像方法

目的对肺通气过程进行床旁实时连续图像监控,是机械通气患者和临床医生的迫切需求。肺部电阻抗成像(EIT)可反映呼吸引起的胸腔电特性变化分布,在肺通气监测方面具有天然的优势。本文目的在于建立基于径向基函数神经网络(RBFNN)的肺部加权频差电阻抗成像(wfd-EIT)方法,实现对肺通气的高空间分辨率成像。方法利用肺部wfd-EIT成像方法实时描绘胸腔电导率分布状况,再通过RBFNN将目标区域可视化并精准识别其边界信息。首先通过数值分析模拟,在各个激励频率利用COMSOL与MATLAB软件建立2028个仿真样本,分为训练样本集和测试样本集,验证所提出成像方法的可行性和有效性。其次,为了验证仿真结果,建立肺部物理模型,选用具有低电导特性的生物组织模拟肺部通气区域,对其进行成像实验,并采用图像相关系数(ICC)和肺区域比(LRR)定量数据衡量成像方法的准确性。结果wfd-EIT方法可以在任意时刻进行图像重建,并能够准确反映出目标区域的电特性分布;利用基于RBFNN的算法能够增强目标区域的成像精度,ICC可达0.94以上,更好地凸显其边界轮廓信息。结论通过wfd-EIT成像方法,利用多频阻抗谱同步测量实现目标区域的快速可视化,并结合RBFNN网络逼近任意非线性函数的优点,实现对目标区域电特性变化的精准识别,为下一步进行临床肺通气的EIT图像监测奠定了理论和技术基础。

RS485总线接口性能测试仪设计与开发

RS485传输距离大,速率快,能够很好的抑制高噪声,是电力抄表系统通信采用的主要方式。为了检测抄表设备RS485总线的工作性能,设计并开发了面向集抄终端和智能电表接口测试的RS485总线接口性能测试仪。该测试仪由硬件和软件部分构成,具有高精度AD采样及实时数据的存储和分析功能,能够实现电表通信线工作特性精确采集和在线故障准确分析。实际测试数据表明,所测得RS485总线的各个特性参数误差在5%以内,对通信无消极影响,符合行业标准,与传统的接口性能测试方法相比,有效降低了检测时间和成本。

基于改进S变换的电压骤降自适应检测方法

由于传统S变换(S-Transform,ST)在检测电压骤降问题时存在时频分辨率不高,计算量大的问题,深入研究传统S变换(Modified S-Transform,MST),给出了一种基于改进S变换的电压骤降自适应检测方法,可以准确、快速地实现电压骤降参数的准确提取。首先给出MST中调节因子的取值依据,并用实验分析法给出调节因子的取值范围;而后依据调节因子的取值分布情况,提出分段的调节因子;最后基于调节因子取值函数,建立自适应检测方法。在MATLAB上对算法进行仿真,能够准确的检测出电压骤降参数,且抑制噪声和谐波影响的效果好。实际构建的硬件测试平台验证了该算法的正确性和可行性。

改进型位锁定物联网标签防碰撞算法研究

为进一步提高物联网标签识别防碰撞性能,通过对二进制树防碰撞算法及其改进算法的研究和分析,提出一种改进型位锁定物联网标签防碰撞算法。该算法通过在位锁定防碰撞处理前,将所有待识别标签按比特位之和进行奇偶分组,以减小标签碰撞的发生,并提高一次识别2个标签的能力。仿真实验表明:改进后算法的标签识别性能优于原算法,特别是在标签较集中时,这种算法具有更明显的优势。

基于双分辨率S变换和学习向量量化神经网络的电能质量扰动检测方法

随着实际电网中非线性负荷以及冲击性负荷的不断增加,电能质量问题日趋严重。实现电能质量扰动信号的准确、快速检测对于查找电能质量问题根源、改善电能质量、确保电网安全、保障经济稳定具有重大意义。为此,提出一种基于双分辨率S变换和学习向量量化(LVQ)神经网络的电能质量扰动信号检测方法。算法先采用双分辨率S变换实现扰动信号特征向量的准确、快速提取。在获得扰动信号的特征向量后对各特征向量进行归一化处理并利用经过训练的LVQ神经网络对扰动信号进行分类识别。仿真和实际测试结果表明,该文提出的基于双分辨率S变换和LVQ神经网络的电能质量扰动检测算法具有训练速度快、分类准确率高、适合嵌入式实现等优点。

无创血糖检测技术研究进展

糖尿病是继肿瘤和心脑血管疾病之后世界第3大威胁人类健康的重大非传染性疾病。血糖检测是医生诊断糖尿病、制定和调整治疗方案的科学依据。无创血糖检测技术取代传统的有创、微创血糖检测技术是未来发展的必然趋势,具有重要的应用价值和广阔的市场前景。近二十年来,研究人员依据不同的物理原理提出了多种无创血糖检测方法,该文按光学类和非光学类两大类别分别阐述各种无创血糖检测方法的基本原理及其优缺点,并探讨了无创血糖检测技术未来的发展趋势。

基于multisine激励与整周期采样的多频电阻抗成像系统设计

本文从周期信号的整周期采样无频谱泄露这一原理出发,提出基于multisine信号的整周期采样理论,从理论上推导出满足multisine整周期采样的采样率设置条件,构建了基于FPGA+数模转换器+模数转换器的整周期采样实现方法,研制了一种基于multisine激励和整周期采样的新型多频电阻抗成像(mfEIT)系统;设计了胡萝卜棒+黄瓜棒的双目标成像模型,并进行了多频时差成像和频差成像实验.实验表明,本mfEIT系统能够在一个基波周期(1 ms)内实现20个频率点(2—997 kHz)多目标组织边界的全频阻抗测量,成像结果可区分具有不同电特性生物组织的结构与位置.本文提出的基于multisine信号的整周期采样理论及其实现方法,只需一个multisine基波周期即可完成一次全频阻抗测量,为研制高速mfEIT系统奠定了理论和技术基础.

电缆故障识别的归一化STDR分析方法

序列时域反射法(STDR)是常用的电缆故障检测方法,但传统的STDR方法只能识别基本的短路与开路故障,而不能识别诸如高阻、低阻等其他类型的故障,在精确的电缆故障诊断应用中受限。本文提出一种电缆故障识别的归一化STDR分析方法,该方法根据入射信号(m序列)的自相关峰值及入射信号与反射信号的互相关峰值之间的时间差来确定故障点的位置,并建立基于互相关峰值归一化的电缆负载阻抗估算方法,通过精确计算故障点处的负载阻抗从而实现故障类型的精确识别。电缆故障实验研究表明,电缆故障定位误差≤0.25%,电缆负载阻抗的估算值与真实值的相关度≥98.80%,验证了该方法的有效性。电缆故障识别的归一化STDR分析方法既保证了故障定位精度,也实现了对故障点负载阻抗的精确估算,从而实现对短路、开路、高阻、低阻等多种故障类型的精确识别,突破了传统STDR方法只能识别短路与开路故障的局限。

图象法解题 别具一格(高一、高三)

图象法是常用的物理方法,不论是定性判断,还是定量计算,都能派上用场.形象直观,别具一格,往往能恰到好处地解决问题.