基于矩形卷积窗算法的电子式电流互感器在线校验系统

鉴于传统的FFT(快速傅里叶)算法仅适用于整周期采样后的离散信号,电流互感器校验系统硬件容易混入噪声等问题,基于矩形卷积窗算法设计了一种可对电子式电流互感器进行不停电校验的在线校验系统。介绍了校验系统的整体结构,采用FFT加四重矩形卷积窗的高精度插值算法,并设计了一种复合滤波法程序以消除随机误差。其中,设计的虚拟校验系统可以有效降低硬件成本,避免硬件中可能混入的噪声,可以针对现场运行的电子式电流互感器进行在线校验,更精确地反映一次侧电流电压值,提高了电力系统的可靠性。实验结果表明:相对于传统的FFT算法的校验系统,所设计基于矩形卷积窗算法的虚拟校验系统有更高精度。

周期信号均值型参数的矩形卷积窗加权测量

针对一般加窗函数在构建时未充分结合周期信号的特点以及在用于周期信号均值型参数测量时误差分析不具体等问题,基于周期信号的逐次平均可有效抑制异步采样误差的思想,导出了与逐次平均等价的周期信号均值型参数的矩形卷积窗加权测量方法,借助谐波传递系数定量分析了均值的矩形卷积窗加权测量误差。矩形卷积窗加权测量方法对周期信号均值型参数的测量误差随矩形卷积窗阶次的提高呈指数下降,明显低于相同周期窗宽的其他加窗函数对应的测量误差。对正弦信号有效值的矩形卷积窗加权测量进行了理论分析和数值计算,验证了理论和方法的正确性和有效性。

基于高阶矩形卷积窗的多频信号参数估计

非同步采样多频信号后,为了减少对信号进行快速傅里叶变换(FFT)而出现的频谱泄漏和栅栏效应等负面影响,设计了一种高阶矩形卷积窗与三谱线插值相结合的信号参数估计方法,推导了多频信号频率、幅值和相位的估计公式,并利用多项式拟合出相应的关系表达式.利用高阶矩形卷积窗+三谱线插值算法、FFT和加Hanning窗算法进行多频信号参数估计对比仿真实验,实验结果表明,对于多频信号的频率和幅值,高阶矩形卷积窗+三谱线插值算法比FFT和加Hanning窗算法的估计精度更高.

基于矩形自卷积窗的加窗插值修正算法

非同步采样时,快速傅里叶变换应用于谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应,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.在分析矩形自卷积窗的旁瓣性能的基础上,文章提出了一种基于矩形自卷积窗的双谱线插值修正算法,仿真实验证明了该算法的有效性,且便于嵌入式系统实现.

结合信号谐波特性的均值参数测量窗设计

为了有效抑制准周期信号均值类参数测量时由信号频率的起伏变化和对信号的非同步采样引入的误差,对加窗函数采用组合余弦表示并结合周期信号频谱的谐波特性,提出了一种用于准周期信号均值类参数高精度测量的加窗函数设计方法。首先,基于测量误差在采样同步时为零,并对采样不同步不敏感,分别导出了组合余弦窗的有效条件及其优化设计的平坦性准则;进而以平坦性准则为约束建立了组合余弦窗的系数方程组;最后通过求解方程组确定组合余弦窗的系数,实现了组合余弦窗的优化设计。采用优化组合余弦窗对信号加窗,能够最大限度地抑制各谐波之间的泄漏干扰,显著降低了均值类参数的测量误差。基于组合余弦窗的平坦性准则对广为应用的矩形卷积窗的最优性进行了分析,揭示出在各信号谐波频点处矩形卷积窗的频谱满足相同的平坦性。对典型信号有效值的测量进行数值模拟表明:信号频率在±10%之内起伏变化时,与同宽的矩形卷积窗相比,采用窗宽为2个和3个信号周期的优化组合余弦窗后测量精度分别提高了11倍和27.5倍以上。

使用快速加窗离散希尔伯特变换和插值算法的时域无功测量方法(英文)

根据时域积分的无功测量原理,对一种基于加窗离散希尔伯特变换(windowed discrete Hilbert transform,WDHT)和矩形自卷积窗(rectangular self-convolution window,RSCW)滤波的无功测量方法进行分析,找出非同步采样条件下该方法的误差产生的根本原因,将快速加窗离散希尔伯特变换和插值算法应用于原方法的改进中,有效地提高了测量的速度和精度。理论推导证明,使用改进方法,只需将瞬时无功序列与矩形自卷积窗先做乘积再求和即可实现瞬时无功序列的滤波,其实现过程简单、计算量小。仿真中,在不考虑信号含噪的情况下分别使用2、3、4阶矩形自卷积窗,改进方法的精度相对于原方法分别提高约1、3、5个数量级。当信号含噪时,改进方法的精度整体上仍优于原方法。改进方法已成功应用于一款多功能电表的软件设计中。实验表明,使用2阶矩形自卷积窗时,改进方法的测量精度比原方法高出约1个数量级,其测量时间减少约51%。

基于矩形自卷积窗算法数据测量的充电桩设计

为有效抑制太阳能供电充电桩由于外界环境的温度和光照强度的不规律变化造成光伏电池输出电压的发生扰动，进而引起充电桩输入电能发生畸变，导致数据采样与信号周期不同步产生的测量误差，在说明准同步采样原理的基础上，进行了太阳能供电充电桩的硬件和软件设计，通过充电实验验证了系统功能的完整性和稳定性．并利用矩形自卷积窗作为加窗方法，实现了对充电桩电量数据的测量．测量结果表明，方法可以将因采样不同步所引起的测量误差控制在较好的范围内，并对有功功率、电压有效值和电流有效值的测量误差进行了分析．

基于卷积矩形窗的电子式互感器测量算法

针对电子式互感器测量算法中的频谱泄露现象和栅栏效应,提出了一种基于卷积矩形窗的离散傅里叶变换(CRW-DFT)算法作为测量算法以提高电子式互感器测量精度,利用矩形窗的卷积运算构造了卷积窗函数,并完成了谐波幅值、相位计算公式的推导和分析.对基于卷积矩形窗的CRW-DFT算法进行MATLAB仿真实验,结果表明卷积窗在整数倍频率附近的谱泄漏效应均低于同宽度的其他现有窗函数,表明该算法能够有效减小频谱泄漏和栅栏效应对测量结果的影响,当其用于具有较小同步误差的谐波分析时,非同步采样引起的测量误差将最小,能够有效地提高电子式互感器测量的精确度.

数字化输出的电子式电流互感器在线校验系统研制

由于具有绝缘性能好、动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式电流互感器已经开始取代传统式电流互感器而应用于电力系统和其它工业领域。然而供能电源和信号处理电路的引用给电子式电流互感器的可靠性带来了新的问题,因此电子式电流互感器的校验监测变得尤为重要。为此,提出了一种电子式电流互感器数字输出在线校验系统,它采用加多重矩形卷积窗的插值高精度算法,可以针对现场运行的数字化输出的电子式电流互感器进行在线校验,能更精确地反映一次侧电流电压值,大大提高了电力系统的可靠性。试验结果表明,该系统完全可以满足0.2s级电子式电流互感器的现场校验要求。

一种新颖的科氏流量计数字信号处理方法

利用矩形自卷积窗对谐波和白噪声的抑制作用，加窗进行短时傅里叶变换能很好的跟踪测量信号频率，而且加窗后的信号能直接用于滑动Goertzel算法测量相位差的特胜，提出了一种新的科氏流量计信号处理方法。仿真结果表明整个信号处理算法的测量精度高，实时性好，便于系统实现。