基于改进矩阵束的动态同步相量测量算法

随着现代电网规模不断增大,分布式电源大规模接入,强谐波、高噪声和信号动态多变等问题会降低同步相量测量算法的准确度.为准确测量现代电网同步相量参数,提出一种结合二阶泰勒动态相量模型和改进矩阵束优势的同步相量测量算法,用于动态条件下电力系统同步相量幅值和相角参数精确测量.本文先对算法进行数学推导,然后根据我国同步相量装置检测规范中指定的实验案例对测量准确度进行详细评估.实验结果表明,算法在频率偏差、幅度调制等情景下具有很高的测量精度,符合我国同步相量检测规范要求,具有一定工程应用价值.     

一种高精度的微机交流采样算法

从理论上讲，全周波傅氏算法具有很高的精度．但实际运用时，其精度都会受到采样定时误差和信号频率偏移的影响．针对这一问题对全周波傅氏算法进行了改进，其效果十分显著     

一种适于同步相量测量的新算法

供电网络中各监测点电压、电流相量的频率、幅值和相角都是电力系统实时监控中最基本的测量参数,这些基本参数的实时在线估计对于算法的精度和速度有着双重要求.针对实际在线测得的采样信号的特征,分析了采样频率对被测信号参数测量精度的影响,提出一种改进的测量方法,它易于实现,计算量小,实时性好,精度相对较高.通过数值仿真,证明该方法具有实用价值.     

基于幅值-相角判据的修正Rife正弦波频率估计算法

机械工程领域普遍存在正弦信号,为提高频率估计精度,提出了一种基于幅值-相角判据的修正Rife算法,即A-P-Rife算法.针对Rife算法接近两相邻量化频率中心区域时估计精度接近克拉美-罗限(CRLB)的性能特点,对信号进行FFT变换得到幅值和相角并计算出频移因子.通过设定门限值,对频移因子进行判断,满足门限值的信号采用Rife算法进行估计,不满足门限值的信号则采用相角判据进行估计,以获得更高的估计精度.仿真结果表明:在频率估计性能上,所提算法优于原始Rife算法、相角判据算法和M-Rife算法,其与I-Rife算法性能接近,但计算量小于I-Rife算法.修正Rife算法可有效提高频率估计精度,降低误判率并减少计算量,可应用于工程中的实时频率估计.     

一种基于正序分量的改进傅氏测频算法

从系统中性点漂移影响和特定谐波在正序分量中表现特性两个方面,分析基于正序分量的傅氏测频算法的改进机理.通过建立信号和采样模型以及MATLAB工具仿真,验证基于正序分量数据源计算的傅氏测频算法的改进效果.该算法降低了傅氏计算窗口数据初始相位对测频精度的影响,减小了谐波分量对傅氏测频算法精度的影响,也减小了计算输出频率与系统实际频率偏差对傅氏测频算法结果的影响.该算法适合定频采样的保护装置,且计算量不大,特别是本来需要计算序分量的保护装置.     

部分节点引入相量测量的状态估计

基于GPS的相量测量装置(PMU)可以直接测得节点电压相量,包括电压有效值和相角,在状态估计一般模型的基础上,建立了部分节点电压相量可测时的状态估计模型,并针对不同的相角量测精度,采用不同的状态估计模型,PMU精度较低时,在增加量测量冗余度的同时,PMU所在节点的电压相量仍然作为状态变量参与迭代;PMU精度足够高时,直接将PMU的量测值作为状态估计的状态解,算例验证了方法的有效性和相量测量对状态估计的改善作用。     

基于CZT的基波频率测量—更小运算量算法研究

由于周期信号的频谱是线谱,用FFT计算频谱时,需要设置采样频率是基波频率的整数倍,才能采样一个基波周期以最小运算量精确的计算出谐波幅度及相位.本文把CZT算法用于周期信号基波测量,提出了一种小点数多次CZT的运算方法,用4倍的基波频率采样,采样16点施加汉宁窗,合理设置计算路径,在估计的频率范围内求10点CZT,把求频谱的运算量集中在真实谱线附近,多次循环从粗测到细测逐步缩小计算范围提高精度,将计算误差控制在要求的范围内,最后把计算结果经过换算得到基波的频率.仿真结果说明该算法精度高,运算量小,优于直接FFT算法.     

风电场送出线路的距离保护算法分析

研究了风电场风速波动和弱馈性对距离保护算法的影响。通过在PSCAD中建立双馈式风电场并网仿真模型,对风速波动时风电场侧电网输出故障电压和电流进行FFT分析,然后结合傅里叶算法和解微分方程算法的测距原理进行仿真分析;给出矩阵束算法的测距原理,针对风电场的弱馈性,仿真分析故障电压和电流采样序列矩阵的奇异值对矩阵算法提取工频相量的影响。仿真结果表明,风电场侧电网的频偏特性使傅里叶算法的测距结果误差大,而解微分方程算法不受频率偏移的影响,测距结果能正确反映故障距离;在发生相间短路时,由于风电场的弱馈性,矩阵束算法无法提取工频相量,而接地短路受影响小,能准确提取工频相量,实现准确测距。     

正弦交流电路稳态分析

正弦交流电路稳态分析不同于直流电路稳态分析,此电路的激励与响应是同频率的正弦信号,但振幅与初相角不同,需要应用特殊方法求解,即相量法,相量法的关键在于正弦信号用相量表示以及复数运算法则。本文从两个方面来阐述怎样应用相量法求解正弦交流电路。     

精确消除衰减直流分量误差的改进算法

传统全周傅氏算法在直接处理含有指数衰减直流分量的电力系统故障信号时会产生较大误差,针对这个问题,提出了消除其误差的改进傅氏算法.该算法基于包含衰减分量的输入信号在一个周期内积分值及采样数据的求和不为零的原理,在计算衰减分量误差的过程中不需要增加采样点和任何近似计算,就可以求出衰减直流分量对傅氏算法带来的误差及衰减参数,将衰减分量造成的误差从故障输入信号的傅氏算法结果值中减去.仿真结果表明,该算法可以获得精确的基波及各次谐波相关参数,可应用于电力系统谐波在线分析.     

测算电网频率和谐波的新方法

提出一种测量电网实际频率的新方法 ,其特点是 :设定一个接近被测频率的假定值 ,按此进行采样 ,所获得数据序列经处理后 ,可较准确地测算出实际频率值。介绍一种电网谐波的近似算法。与离散 Fourier变换 (DFT)不同的是 ,在非同步采样时 ,该算法采用的旋转因子的频率能始终与第 k次谐波的频率一致 ,从而可有效地消除采样不同步引起的误差。这些方法在 PC卡式仪器上实现 ,并利用仿真信号进行了验证。结果表明 ,上述方法可有效地改进电网频率和谐波的测量准确度 ,具有工程应用价值     

测量介质损耗角的高阶正弦拟合算法

在介质损耗角的数字化测量中 ,数据采样频率与电网频率间不同步的问题 ,以及电网中存在的高次谐波都会给介质损耗的测量带来误差。为了提高测量的准确度 ,论文研究了一种新的计算方法即高阶正弦拟合法。它利用高阶正弦模型 ,将电网频率视为未知参数 ,对采样数据进行最小二乘意义上的非线性拟合计算。并使用离散 Fourier变换 (DFT)方法求取迭代初值 ,以加快计算速度。研究表明 ,这种方法能够较好地解决上述问题 ,在噪声较强的情况下 ,准确度误差不超过 0 .0 0 0 3,而且计算速度快 ,完成一次计算的时间小于2 0 m s,满足介质损耗角在线监测的要求     

科氏流量计测量信号采样与实时算法的实现

在分析科氏流量计输出信号特性对测量精度影响的基础上,从信号处理的角度,采用傅里叶频谱分析法,对影响测量精度的诸种因素进行分析处理,着重解决了在应用中的关键问题：用软件实现整周期采样,同时,通过采用ＤＦＴ算法解决了采样与测量的实时性问题     

准同期参数测量算法研究

在发电机并网过程中,对信号的频率、相位、幅值等参数要进行快速、准确的测量,传统的测量方法参数误差比较大.本文提出利用窗函数及频谱校正的DFT算法来对信号进行参数测量,仿真结果表明,该算法不需要对电压信号进行整周期采样,可以对频率在较大范围内变化的信号进行准确测量,从而较好的解决了由于并列双方电压的频率不断变化而引起的测量误差大的问题.     

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。     

基于LTE系统的改良接收信号功率测量方法

在长期演进(long term evolution,LTE)系统中,移动终端需要定时更新同一小区和相邻小区的测量信息,以便于及时进行小区切换或重选。传统的接收信号功率测量算法虽然能够降低干扰和噪声对接收端信号的影响,然而在LTE无线环境下,参考信号接收功率(reference signal receiving power,RSRP)常常受到时间同步和频偏影响,难以获得精确的测量结果。针对该问题,基于LTE系统结构和测量标准提出一种改良的接收信号功率测量算法。该算法对时间和频率同步要求低,且接收信号功率测量性能有所提升。该算法分别在频域和时域计算接收信号功率测量值,并选择两者中较大者作为小区最终接收信号功率值。仿真结果表明,在频偏不大于3 kHz、定时偏差不大于30 ns时,所述接收信号功率测量算法,相对于传统算法有1 dB以上的平均测量误差的性能提升。     

基于均匀相位采样提高阻抗谱测量精度的研究

周期性信号采样中,等效采样利用较低采样频率的A/D转换实现高频周期信号的采集,一定程度上弥补欠采样测量精度低的缺陷。本文提出一种基于等效采样思想的均匀相位采样的阻抗谱测量方法,有效地提高高频测量中阻抗谱测量精度与稳定性。在利用单片机共时钟基准的DAC与ADC模块,在完成激励信号产生、输入输出信号同步采集的基础上,合理设计激励信号频率、采集频率与信号重构方法,实现高频信号单周期内均匀相位分布的等效高频采样,同时为克服常规A/D转换速度条件下难以准确实现高频阻抗谱测量的问题提供了新思路。从误差假设与拟合算法的角度,理论上分析证明了该方法降低误差的原因;并通过两种等效电路模型的阻抗谱测量对比实验,表明该方法在所设计的20k-100kHz高频段上,阻抗测量精度与稳定性得到了显著的提高。     

基于改进离散傅里叶变换的实时频率和幅值测量算法

精确快速估计频率和幅值对智能电网的监测和运行至关重要;而频谱泄露会严重影响频率和幅值的测量精度。为此提出了一种基于改进离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)的实时频率和幅值测量算法。首先对考虑频率偏移的DFT算法进行了理论推导。然后为了减弱频谱泄露的影响,对DFT变换结果进行再次计算,给出了频率和幅值计算表达式;为了进一步提高精度,对频率值进行了二次估算。仿真结果表明,该算法能够有效减弱频谱泄露对频率和幅值测量的影响,在不同信号模型下均能得到满足要求的频率和幅值。     

一种采用多周错位采样和相位差检测测量电抗的新方法

分析了已有的电抗测量技术存在的不足,提出了一种利用电抗-相位转换、通过测量相位差来获取高频工作条件下的电抗值的方法。该方法采用多周错位采样法实现对高频信号的低速采样,并通过相关运算计算相位差进而求解电抗值。仿真实验验证了方法的可行性,同时分析了各种实验参数对测量误差的影响。     

基于Matlab GUI的离散信号谐波分析

通过分析周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。由于存在频谱泄露和栅栏效应,使用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时计算精度不高。为此,本文提出采用频域采样点数等于离散信号长度的离散傅里叶变换(DFT)进行谐波分析,可以有效的减小频谱泄露和栅栏效应带来的影响。通过模拟分析,验证了相比于FFT算法,该算法具有较高的计算精度。最后,基于该算法,使用MATLAB GUI制作了一款具有界面友好且便于数据处理的谐波分析软件,其中包含误差计算模块。利用该软件对多个信号进行谐波分析并计算误差,结果表明,误差的均方差和标准差均较小,由此进一步证实该算法是有效的。