基于Blackman自卷积窗及三谱线插值修正的介质损失角计算方法

非同步采样时,基于谐波分析理论的介质损失角计算结果会有较大误差。为减小该误差,提出一种基于Blackman自卷积窗及三谱线插值修正的介质损失角计算方法。利用旁瓣性能优越的Blackman自卷积窗抑制信号频谱泄漏效应,同时提出利用幅值最大的谱线及其相邻的2根谱线进行三谱线插值以进行频谱校正,进一步提高介质损失角计算精度。在基波频率波动、介质损失角真值变化、谐波比例变化、白噪声影响、采样频率变化的情况下,将所提介质损失角计算方法和基于双谱线插值修正的介质损失角计算方法的计算结果进行对比,结果验证了所提方法的准确性与有效性。搭建了介质损失角模拟测量实验平台,在平台上运用所提方法计算介质损失角,结果表明所提方法的精度较高。

基于Blackman自乘-卷积窗的FFT谐波检测算法

电网中存在的大量谐波严重影响着电力系统的安全稳定运行,快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法被广泛应用于电网谐波的检测,由于存在频谱泄漏和栅栏效应导致谐波参数检测的误差较大,通过加窗函数和插值算法可以提高FFT算法的精度。对窗函数进行自乘和卷积运算可以改善旁瓣性能,以Blackman窗作为母窗,进行自乘和卷积运算,提出了Blackman自乘-卷积窗,该窗函数具有较优的主瓣和旁瓣性能。结合三谱线插值算法,推导出频率、幅值、相位的插值修正公式。采用Blackman自乘-卷积窗和其他余弦窗对含弱幅值信号的复杂信号进行对比仿真,验证了Blackman自乘-卷积窗三谱线插值算法在检测弱幅值信号时依然具有很高的精度,对含白噪声的信号进行仿真,验证了该算法对谐波信号参数检测的相对误差较小,抗干扰能力强。

基于频域反射系数谱的电缆故障定位与故障类型识别方法研究

频域反射法(FDR)是目前对电缆接地故障诊断较为有效的方法之一。针对输入阻抗谱法识别电缆接地故障在下限频率较高时容易出现误判的问题,本文提出了一种新的基于反射系数谱法的电缆故障定位与故障类型识别方法。首先对接地故障的定位与识别原理进行了分析,基于此对FDR测试频率下限引起的相位误差进行了修正。将布莱克曼自卷积窗的快速傅里叶变换插值算法用于反射系数谱法,同时引入恢复系数对窗函数造成的幅值误差进行修正。建立了不同类型电缆故障仿真模型验证算法的可行性,同时在实验室的40 m同轴电缆与500 m交联聚乙烯电力电缆上对提出算法的准确性进行检验。结果表明:本文所提方法可以准确定位电缆故障,定位误差为0.14%,并有效识别过渡电阻在0~40Z_(0)及开路故障。相较于输入阻抗谱识别法,本研究所提出的反射系数谱识别法更具有普适性,对电缆接地故障定位识别有重要参考意义。

一种优化的电网谐波参数求解算法实现与验证

电网中谐波信号的逐渐增加,导致电能质量越来越差,要想将谐波的危害降到最小,需要对电网中各次谐波进行精确测量。本文在传统的FFT(快速傅里叶变换)算法的基础上,提出了加4次Blackman自卷积窗的方法减小频谱泄露,并通过插值算法计算得到4次Blackman自卷积窗的幅值、频率和相位修正公式,以得出各次谐波的近似值。最后将该计算结果与加其它余弦自卷积窗的修正结果进行比较,得出在电网谐波参数求解过程中,加4次Blackman自卷积窗插值修正算法不仅有较高的精度,总误差率明显较小,而且算法简单,易于嵌入式系统实现。

一种基于改进DFT算法的相位差测量研究

相位差是指两路同频率周期信号初相位的差,在工业系统中有广泛应用,传统DFT算法测量工频相位差存在很大的频谱泄露误差。论文提出一种改进DFT相位差算法,使用布莱克曼自卷积窗对信号截短,并利用离散频谱校正方法修正有用频谱处的相位,并计算出相位差。仿真实验证实,在存在多次谐波干扰条件下,改进DFT算法能够克服频率波动和白噪声干扰,算法精度比现有的矩形自卷积窗插值算法提高2个数量级以上,可以实现相位差的高精度测量。

基于改进TLS-ESPRIT与自卷积窗的谐波与间谐波检测算法

随着光伏发电系统大规模接入电网,不可避免地带来了严重的谐波污染问题。为了有效监测光伏并网系统输出电流的谐波、间谐波,提出了一种基于改进快速最小二乘法-旋转不变法(total least squares-estimation of signal parameters via rotational invariance technique,TLS-ESPRIT)与2阶Blackman-Harris自卷积窗相结合的检测方法。首先对待测信号进行三次采样并利用快速TLS-ESPRIT算法检测频率。随后对检测结果基于简化K-means聚类算法进行分析,提取出真实的谐波分量。最后结合2阶Blackman-Harris自卷积窗对信号进行加窗插值计算,准确估算出其幅值、相位信息,实现了谐波、间谐波的高精度检测。仿真算例和现场数据测试结果表明,所提方法相较于传统方法具有更高的谐波、间谐波检测精度,且抗干扰能力更强。