Blackman-Nuttall窗FFT序列重构四谱线插值介损角测量方法

采用快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时会产生频谱泄露和栅栏效应,影响介质损耗角的测量精度。为提高介质损耗角的测量精度,该文提出并建立一种基于Blackman-Nuttall窗FFT序列重构的四谱线插值介损角测量方法,对采样信号加Blackman-Nuttall窗进行FFT获得离散频谱序列,通过五点变换重构离散频谱序列,然后对重构后的序列进行四谱线插值修正得到电压和电流信号的基波相位,最后由两者的基波相位得到介质损耗角。通过在频率变化、采样点数变化、初始相位变化、直流分量变化、谐波分量变化和不同信噪比的噪声下仿真实验,表明该方法具有较高的介质损耗角测量精度。在与已用加窗傅里叶变换法相比,该方法运算量小、测量精度高,适用于对介质损耗角的精确测量。

基于Rife-Vincent(Ⅰ)窗的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(FFT)的电力谐波分析方法应用最多,但存在频谱泄漏和栅栏现象,影响谐波分析的精确度。为解决这个问题,先分析了常用窗函数和插值算法,后提出了基于5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗六谱线插值的谐波分析方法。通过多项式曲线拟合,推导出幅值、相位和频率的修正公式,并用于仿真验证。仿真结果证明了算法的有效性和准确性:在分析简单信号时,与Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗相比,5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的检测精度更高,幅值和相位相对误差分别小于8.94×10^(-6)%和2.60×10^(-4)%,基波频率相对误差低至-1.44×10^(-8)%;在分析包含间谐波的复杂信号时,所提出的算法相比其他算法计算精度更高。

基于通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗的改进四谱线插值高精度谐波分析算法

加窗快速傅里叶变换(WIFFT)是一类重要的谐波参数估计方法。然而,快速傅里叶变换固有的栅栏效应以及非同步采样产生的频谱泄漏对谐波参数的估计精度有较大影响。为此,利用具有最大旁瓣衰减特性的I类Rife-Vincent窗作为父窗,提出一种新型的通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗(RVSMC p-q),其特点在于通过改变乘积阶数和卷积阶数可以灵活地改变窗函数的主瓣宽度、旁瓣峰值和衰减速度。在此基础上,提出一种基于RVSMC p-q窗的四谱线插值高精度谐波参数估计方法,利用最小二乘拟合原理给出谐波信号的幅值、频率及相位参数的低复杂度多项式估计公式。在复杂谐波、间谐波及基波频率波动的情况下对基于RVSMC p-q窗的四谱线插值谐波参数估计方法的效果进行仿真。研究结果表明:在较低的乘积和卷积阶数条件下,新算法可以获得比经典的基于自乘积窗或自卷积窗的WIFFT算法更为优越的参数估计精度,且算法复杂度较低。

基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测

国标GB/T 15543-2008要求电压不平衡度计算需在获取基波幅值和相位基础上再求取相序分量,但其计算方法涉及开方运算与相角求取,不利于嵌入式系统实现。因此文中构建新型B-N互卷积窗函数,推导基于新型B-N互卷积窗三谱线改进FFT修正算式,采用改进坐标分区法实现相序分量求取,提出基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测方法。避免了复杂开方运算,提高了基波幅值和相位的检测精度,最终实现三相不平衡度的准确检测。仿真实验结果表明,文中提出算法在基波、谐波及噪声干扰情况下,均能有效实现不平衡度的准确检测,相比国标推荐方法,实现简单且准确度更高。

基于MSLDSMC窗的谐波与间谐波参数估计算法

快速傅里叶变换(FFT)方法在谐波检测过程中会出现频谱泄漏和栅栏效应,导致谐波与间谐波参数的检测精度不高.为了提高估计精度,利用最大旁瓣衰减窗(MSLD)进行乘积和卷积运算,构建出旁瓣性能优越的MSLD自乘卷积窗(MSLDSMC),并在此基础上设计了一种三谱线插值的高精度谐波与间谐波参数估计算法.在不同复杂场景下进行仿真实验,实验结果验证了基于MSLDSMC窗三谱线插值的谐波与间谐波参数估计算法检测的准确性.

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。

基于Kaiser窗双谱线插值FFT的谐波分析方法

为进一步减少加窗插值FFT的频谱泄漏和栅栏效应,提出了基于Kaiser窗的双谱线插值FFT的电力谐波分析方法,运用多项式拟合求出了实用的插值修正算式,推导了信号基波与各次谐波频率、幅值、初相角的计算式。仿真结果表明,Kaiser窗函数设计实现灵活、抑制频谱泄漏效果好,基于Kaiser窗的双谱线插值FFT方法能有效克服基波频率波动与白噪声对谐波分析的影响,在非整数周期截断条件下,对含21次谐波信号的频率计算相对误差仅为1.4×10%,幅值计算相对误差≤0.002%,初相位计算相对误差≤0.0001%,三相谐波电能计量应用实践证明了该方法的正确性。

莱夫-文森特窗三谱线插值的电力谐波分析

为解决快速傅里叶变换(FFT)在电力谐波分析存在的问题,在分析莱夫-文森特窗和三谱线插值算法特点的基础上,提出了一种基于莱夫-文森特窗三谱线插值的谐波分析算法,用曲线拟合方法获得了修正公式,并基于这个修正公式对电力谐波进行了仿真。仿真结果表明,相同条件下,该算法在处理简单的谐波信号时的时间小于0.225 ms,幅值修正误差小于-1.4×10-6%,处理复杂信号时的时间小于0.997 ms,幅值修正误差小于-9.68×10-6%。该方法不仅具有较高的检测精度,而且具有较快的运算速度。

基于多项式逼近的单峰谱线插值算法在间谐波分析中的应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的间谐波参数值。现有单峰谱线插值算法可以提高间谐波频率、相位和幅值的计算精度,但修正公式计算复杂,影响检测精度。为此,文章提出了一种基于多项式逼近的单峰谱线插值算法,利用距间谐波频点最近的单根离散频谱幅值估计出待求间谐波的幅值,并利用多项式逼近方法推导出幅值、频率及相位的修正公式,基于该方法,推导了一些常用窗函数的修正公式。通过与现有单峰和双峰谱线插值算法在噪声情况下的仿真比较,证明了该方法易于实现,能有效减小估计偏差,提高数据检测精度。

基于MODIS影像的森林火灾火线检测方法

结合归一化火灾差异指数NDBR(normalized difference burn ratio)和MODIS多波段影像梯度边缘分析手段检测火线,应用B样条函数拟合火线并确定火势蔓延方向。为对比验证,基于火线的Kriging插值实现火灾外推预测,与30min后的火灾参考数据目视对比与统计:火线的预测变化与参考影像基本保持一致,火灾外推影像的均值和熵约为参考影像的86%和81%,火迹地检测的Kappa系数达80.2%。试验表明,提出的森林火线特征自动检测方法在动态火灾监测中是可行、有效的。

基于LabVIEW的FFT加窗插值算法在谐波检测中的应用

在对信号进行FFT变换时,由于非同步采样与非整周期截断,会产生频谱混叠与泄漏,影响测量精度。引入布莱克曼窗函数,采用双谱线插值修正算法,改善测量精度,并用LabVIEW搭建了虚拟实验平台,进行仿真分析。仿真结果表明:谐波测量准确度等级达到A级,抗干扰能力增强。

基于四项余弦窗三谱线插值FFT的谐波检测方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样情况下存在较大的误差,为了减小非同步采样对FFT的影响,通过选择旁瓣性能良好的4项5阶Nuttall窗结合插值FFT进行电力谐波检测。推导了实用的三谱线插值修正公式,利用谐波频点附近的三根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波幅值、频率及相位的修正公式。仿真结果验证了该算法在非同步采样时,与加Hanning窗和Blackman-Harris窗插值FFT相比有更高的分析准确度,同时,在加相同窗函数情况下,与双谱线插值修正算法相比也具有更高的准确度。仿真结果还验证了测量数据含有白噪声时,算法仍然具有较高的准确度。基于该算法的检测仪器的实测结果也验证了算法的有效性。

基于Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值FFT电力谐波分析

加窗和插值算法可以有效抑制快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样和非整周期截断时产生的频谱泄露和栅栏效应,提高谐波检测精度。在比较不同Rife-Vincent窗、经典窗的频谱特性的基础上,选择五项Rife-Vincent窗做母窗,构建了五项Rife-Vincent自卷积窗的时域、频域函数,并分析五项Rife-Vincent自卷积窗的主瓣特性以及自卷积阶数对旁瓣性能的影响。建立了基于五项Rife-Vincent自卷积窗三谱线插值频谱校正算法。采用多项式拟合的方式推导了简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了非同步采样时,与其他加窗插值相比,该算法具有更高的计算精度。

Kaiser窗三谱线插值电力谐波分析

在非同步采样以及非整数周期截断情况下,快速傅里叶变换会产生频谱泄露和栅栏效应,使计算结果存在较大误差,无法得到准确参数。常用窗函数固定的旁瓣性能制约了已有加窗插值算法的误差修正效果。而凯赛(Kaiser)窗的主旁瓣高度之间的比重可依据需要自由选择,其主旁瓣能量的比例也近乎最大。文中提出基于Kaiser窗的三谱线插值FFT的电力谐波分析方法,推导了基波以及各次谐波的幅值、频率和初相位的插值修正公式。仿真结果表明,所提算法设计灵活且易于实现,在基波频率波动以及白噪声干扰下都有较高的谐波参数估计准确度,验证算法能够有效消除泄露和栅栏效应的影响,提高了谐波分析的准确性。

基于加窗双峰谱线插值的高精度FFT谐波分析

傅里叶变换进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响谐波分析的效果,通过加窗和插值可以改善谐波分析的准确度。讨论了加余弦窗与双峰谱线插值算法,利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式,这些改进能够进一步降低泄漏和噪声干扰,提高谐波分析的准确性。仿真结果证实了算法的正确性与易实现性。

一种新型组合优化谐波分析方法研究

在非同步采样和非整数周期截断时,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)进行电力谐波分析时容易造成频谱泄露和栅栏效应,加窗插值可有效解决频谱泄露和栅栏效应问题。在分析了纳托尔窗的频谱特性的基础上,推理得出4项5阶纳托尔窗函数,通过自卷积运算得到纳托尔自卷积窗函数,并推导出四谱线插值校正公式。基于全相位傅里叶变换(all-phase FFT, apFFT)的相位不变性,利用理论频点附近的主谱线和旁谱线幅值的比值,推导出基于纳托尔双窗和ap FFT双谱线插值频谱校正分析法。由此提出了加窗插值FFT用于频率和幅值的检测,apFFT用于相位检测的新型组合算法。仿真结果表明所提新型组合算法在谐波检测时精度更高,抑制频谱泄露能力更强。

基于压缩感知的微网谐波分析方法

多类型分布式电源和电力电子装置的运用使微网中谐波分量更加复杂,针对目前Nyquist采样框架下前段谐波采样数据量大、压缩复杂度高的问题,基于压缩感知理论提出了一种微网谐波分析和同步检测方法.首先理论证明了电网谐波信号在DFT基下的稀疏性满足压缩感知必备条件;随后依据国标要求,选定采用稀疏测量压缩采样方法和谱投影梯度恢复算法的压缩感知过程,使采样端存储空间降低为传统Nyquist采样的M/N,且降低传统稠密测量复杂度.实验结果表明:谱线插值修正算法可有效提升检测精度,新方法对微网谐波的频率、幅值和相位的检测误差分别降低到0.000,1%,、0.053%,和0.05°以内,对间谐波的检测误差分别在0.002%,、0.15%,和0.2°以内.

基于Nuttall窗三谱线插值的介损角测量方法

采用FFT谐波分析方法进行介质损耗角测量时,由于非同步采样会导致频谱泄露和栅栏效应,给介质损失角测量带来较大误差。为提高介损测量精度,文中提出基于Nuttall窗的三谱线插值介损测量方法。通过加Nuttall窗进行FFT得到离散序列,由三谱线插值进行频谱校正得到电压电流基波相位,根据两者相位差来计算介质损耗角。在基波频率波动、三次谐波含量变化、白噪音存在和采样点数变化的情况下测量介损角。仿真分析结果表明,Nuttall窗具有良好的旁瓣性能,能更好抑制频谱泄露,减小测量误差,所提方法测量介质损耗角时具有较高计算精度。

基于Flat-top窗的双谱线相位差频率测量算法

以Flat-top窗为例,分析了它的旁瓣频谱特性,并提出了基于双谱线相位加权的加窗插值校正算法求取谐波频率偏移量。该算法首先采样N点信号,提取N/2奇数点和N/2偶数点信号进行FFT,分别得到谐波附近最大谱线和次最大谱线的相位,再通过对相位差加权得到谐波的频率。仿真结果表明,该算法能有效减小电力系统中相量参数估计的偏差,提高了谐波的检测精度。

改进型余弦窗在虚拟仪器谐波分析中的应用

传统窗函数在谐波分析中存在误差和计算量较大等问题,不能满足谐波在线监测快速、准确的测量需求。为减小频谱泄漏和栅栏效应的影响,同时保证系统的快速性,采用基于改进余弦窗的双谱线插值FFT算法进行谐波分析。利用Compact RIO的高速数据处理能力和Lab VIEW图形化的开发环境将改进型余弦窗应用于谐波分析中,以并网光伏发电系统为监测对象,通过仿真实验验证,改进型余弦窗在谐波分析中具有精度高、实时性好的特点。