电力信号基波频率测量CZT算法仿真分析

对电力信号基波进行测量中作者应用了CZT算法,在大量仿真计算的基础上找到了参数选择的最佳方案:选定采样频率约为基波频率的4倍,加Hanning窗,用CZT算法计算基波频率.说明了该算法精度高运算量小,文中还分析了基波测量误差对谐波分析误差的影响,可以看出,各谐波受基波的影响最大.

基于基波频率估计的多谐波分析

采用自适应陷波滤波器实现基波频率可变的多谐波(包含整数次谐波和非整数次间谐波)分析.算法包括基波频率估计器和多个二维正弦跟踪器,形成缓慢自适应积分流形,用李雅普诺夫定理和平均方法证明积分流形的存在性和稳定性.若滤波器频率系数和信号的谐波结构相同,该自适应陷波滤波器是一致渐近稳定的,可按指数收敛准确跟随基波频率、每个谐波(间谐波)及其幅值.导出了频率特性表达式和频率特性矩阵,分析了滤波器参数对稳态频率特性的影响.通过仿真证实算法的有效性,并说明减小滤波器带宽参数和自适应增益能够获得更好的噪声特性.

基于简支弹性矩形板含集中质量振动基波频率共形映射解析

借助共形映射理论,采用矩形板边界域奇偶插值点两序列的三角插值方法,寻求了带圆角矩形板等复杂域与单位圆域的共形映射函数;针对含有集中质量振动简支弹性异型板基波频率值的求解,在平面常应力状态下,完成该复杂弹性板以单位圆域方法描述的振动方程,求解板基波频率系数。以带圆角矩形简支板域求解为示例,分析了集中质量大小与位置、矩形长宽比值e、平面常应力系数Sp对基波频率的影响。

基于滤波技术的电力网络基波频率测量方法

根据钟形脉冲函数设计了具有带通特性的滤波器。给出了滤波器的时域数学模型、频域数学模型及离散时域模型,并研究了它的数值积分算法。经频谱分析可知:所设计的滤波器对非周期、低频振荡信号和高次谐波信号具有较强的抑制作用。利用所设计的带通滤波器,研究了电网基波频率的测量方法。仿真结果表明:在电网含有较强的非周期、低频和高频谐波信号的条件下,基于这种滤波技术的测频方法具有较高的频率测量精度。为精确地测量电网基波频率提供了有效的方法。

振动固支弹性板基波频率共形解析

基于振动固支弹性异型板基波频率值的求解问题,采用共形映射理论,为了寻求复杂域与单位圆域的共形映射函数,将复杂边界域插值点序列分为奇偶两序列并相互迭代;提出了三角插值数学方法及其法向收敛方法,求得了共形映射函数的复系数。应用Galerkin的方法,完成复杂振动板域振动微分方程的基波频率解析。以椭圆板域求解为示例,分析了偏心率e和面积对基波频率系数的影响。

运动状态下的心电平均功率频率、基波频率与负荷及训练程度关系的研究

为了探索心电频谱与心脏功能的关系,笔者对两组受试者进行了递增负荷运动状态下的心电计算机分析。结果显示心电平均功率频率、心电基波率与运动负荷高度相关。心电基波频率与心率有严格的对应关系。优秀耐力性项目运动员的心电平均功率频率与无训练者有明显差异。实验结果提示根据递增负荷运动时的“心率——基波频率”关系的破坏与否及破坏程度可以预测潜在心率不齐和心功不良。笔者分析了运动时心电平均功率频率的变化规律和变化原因,认为定量负荷运动时的心电平均功率频率可以用来评价训练程度。心电平均功率绝对增长值能反映心脏每搏贮备能力,其相对值可反映心脏收缩能力的动员程度。

基于新型Duffing振子的电网基波频率检测方法

提出一种基于新型Duffing振子的电力系统基波频率检测新方法,理论上分析该方法检测频率的误差范围,指出提高频率检测精度的途径。与传统Duffing振子相比,该新型Duffing振子具有2个显著特性:临界混沌幅值不会因激励频率和采样频率的变化而显著变化;有效避免了传统Duffing振子只能检测低频信号的局限性。将新型Duffing振子应用于电网基波频率的检测获得了良好的效果。仿真结果表明:新型Duffing振子不仅具有良好的噪声免疫特性,而且有效提高了电力系统基波频率的检测精度。

基于IEC62053-24静止式基波频率无功电能表标准对提高无功补偿效果的作用

分析了IEC 62053-24静止式基波频率无功电能表标准,并根据该标准的试验项目对比了目前在用的无功电能表的计量结果,通过实验结果分析,该无功功率在很大程度上反映了在配电网中由于负载电流的相位移导致的无用电流,这个电流宜被接入诸如电容器校正装置抵消,得出了基波频率无功的无功值对提高无功补偿更有效果。

基于谐波电压与基波频率的被动式孤岛检测方法

针对光伏电站独立防孤岛保护装置现有的被动式孤岛检测方法盲区较大,同时频率判据无法区分电网低频与孤岛低频的问题,结合电网实际需求,提出了一种基于并网点谐波电压与基波频率的新型被动式孤岛检测方法.首先,对该方法进行理论分析及防误动措施设计;其次,在孤岛和并网的多种情况下对所述方法进行仿真验证;最后,通过实际发生的孤岛数据验证该方法的有效性.研究表明,该检测方法简单可靠,不仅缩小了检测盲区,而且可区分电网低频和孤岛低频.

平面常应力弹性固支板基波频率映射解析

基于含平面常应力的复杂域弹性固支板基波频率的求解问题,应用共形映射数值理论,将复杂边界域分为奇数与偶数插值点,提出三角插值法和法向收敛法,求解了复杂域与单位圆相互转换的共形映射函数,将其与Galerkin的方法相结合,可完成含平面常应力的复杂板域的振动微分方程及基波频率解析。同时以含圆角的矩形弹性固支板振动微分方程与基波频率求解为示例,分别分析了边长比λ、面积A和常应力系数Sp对基波频率的影响。

基于调整基波频率数字失真度的研究

在现有快速傅里叶变换计算信号失真度的基础上,抛开给信号加窗降低谱泄漏的思路,提出了调整信号基波频率消除谱泄漏的方法,理论上分析了算法的可行性,通过仿真验证了算法的有效性,并给出了实现的方法。

基波频率修正方法在测量介质损耗中的应用

分析了电网的系统频率波动对监测变压器套管tanδ的影响,提出一种基于基波频率修正原理的介质损耗因数测量方法。该方法将电压、电流信号在时域内过滤其直流分量,修正所测电信号的基波频率,对原信号采用样条插值法进行插值计算,并进行整周期反复采样,截取整周期样本长度进行快速傅里叶计算,得到基波电压和基波电流的相位夹角,求出其余角的正切值即为介质损耗因数。仿真试验及现场应用的结果表明:采用该方法可实现对变压器套管介质损耗的准确测量。

次/超同步间谐波影响下PMU基波频率测量误差机理分析及抑制

高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波,导致同步相量测量装置(PMU)的基波频率测量出现较大偏差,影响各类频率相关应用的效果。因此,文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其抑制方法。首先,建立了频率测量算法的频域特性模型,基于此推导了单个间谐波和对称次/超同步间谐波影响下的基波频率振荡数学模型,揭示了间谐波干扰下的基波频率测量误差机理。其次,根据频率的振荡行为,建立了多分量叠加的拟合模型,提出了基于傅里叶变换和最小二乘法的短时窗频率振荡分量抑制方法,大幅降低了基波频率偏差。最后,仿真和现场录波数据测试表明,所提方法极大降低了频率测量误差。

多集中质量离散固支弹性板基波频率解析

针对含集中质量的离散固支弹性板基波频率的求解问题,采用小挠度弹性板变形理论与Rayleigh-Ritz能量法,建立含多集中质量弹性板的振动能量方程及其模态方程。结合弹性板的离散点固支边界条件,完成离散固支弹性板的基波振型函数的解析描述,并利用能量极值法,完成随着集中质量大小与位置变化的离散固支弹性板基波振型函数插值系数及其基波频率的解析。以不含集中质量离散固支弹性板为特例求解,与有限元分析计算结果相比对,验证求解离散固支弹性板基波频率方法的可行性。此外,以含两个集中质量的矩形弹性板为计算实例,完成了集中质量大小以及位置变化的基波振型函数插值系数k及其振型函数、基波频率f的曲面描述与分析。上述解析分析方法可为工程电路板PCB的动态设计提供了可行的理论分析方法。

基于前馈神经网络的电网基波高精度检测

电网基波是电能计量和电能质量评估的重要指标,提出了基于前馈神经网络的电网基波频率和幅值的高精度检测方法。根据数学推导得出:正弦信号过零点与其两侧对称两点的连线与时间轴交点的时间差,同频率满足单调关系,但并非严格的线性关系,而且与幅值无关,据此用前馈神经网络建立该时间差与频率的映射关系。Matlab仿真表明,提出的算法对频率的检测精度达到10?4级,幅值的检测精度高达10?5级,远远高于快速傅里叶变换和Hanning窗的插值算法;随机噪声和谐波对前馈神经网络测量精度的影响很小,该算法具有较强的抗干扰能力。

基于强跟踪滤波器的单相电压基波相位实时提取

分布式发电系统并网时,需要实时检测电网电压的基波频率和瞬时相位。该文提出基于强跟踪滤波器的单相电压基波相位实时提取方法:首先添加电网电压基波频率和直流偏移作为状态变量,建立含有直流偏移和谐波分量的单相电网电压信号的非线性状态空间描述;其次,考虑到扩展卡尔曼滤波在系统达到平稳状态时无法快速跟踪系统参数突变,采用强跟踪滤波器递推估计各状态变量,并利用状态变量估计值实时计算单相电压信号的基波频率、幅值和相位。实验结果表明,所提相位实时提取方法能够在消除电网电压直流偏移影响的同时快速跟踪电网参数突变。

基于神经网络的电力系统高精度频率谐波分析

加窗插值FFT算法是电力谐波分析常用的高精度算法，但在严重非同步采样情况下，其谐波分析精度有限。该文提出一种基于神经网络的高精度电力系统频率谐波分析算法。采样频率不能与实际基波频率同步时，该算法通过对与基波频率、谐波幅值及相位等相关参数进行更新，当神经网络收敛时，可以获得高精度的谐波分析结果。仿真结果表明，当基波频率在40-60Hz范围变化时，电力系统基波频率、基波和谐波幅值和相位的分析精度超过99．999999999％。

电网畸变条件下基于滑动平均?自适应陷波滤波器的基波相位提取

风力发电等分布式发电系统并网时,需要实时检测电网电压的基波频率和瞬时相位,现实电网中含有的未知次数的谐波不利于实现准确锁相。为此,利用滑动平均滤波器(moving average filter,MAF)在滤除谐波的同时,实现了基波及基波正交分量的提取。考虑到基波频率对MAF性能的影响,将自适应陷波滤波器(adaptive notch filter,ANF)作为基波频率提取单元,得到电网畸变条件下基于MAF-ANF基波相位提取方法。该方法能够在电网电压畸变且谐波次数未知情况下实现基波相位的准确提取,同时能够快速跟踪频率突变。实验结果验证了该方法的有效性。

基于无迹Kalman滤波的基波分量提取

针对全波Fourier和Kalman滤波算法在提取基波分量时对频率偏移敏感和直流偏移量抑制能力差的缺点,提出了一种新的基波分量提取算法。首先以故障信号的直流偏移量、基波角频率和基波分量作为状态变量,建立信号的非线性状态空间模型。然后采用无迹Kalman滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)在信号的非线性模型基础上估计出基波分量。此外,滤波算法还能够实时估计出信号的直流偏移量和基波频率。通过多个算例仿真对算法进行验证与测试,仿真结果证实了算法的可行性和有效性。仿真结果表明,算法对频率突变和直流偏移量突变具有良好的适应性,能快速准确地提取出基波分量。

一种提高电力系统频率检测精度的改进CZT算法

讨论线性调频Z变换(CZT)的频率误差原因。指出CZT误差受采样时间和信号初相位的影响,且当信号相位差90°时两信号的CZT频率关于真实值近似对称,并提出改进的正交平均CZT算法。分别对单频信号和电力仿真信号进行仿真实验。结果表明,改进算法的频率精度比传统CZT的精度提高了至少20倍,有效提高了电网频率的分析精度。