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应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

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电力系统自动化 2017年第9期41卷 174-181页

作者：林申力陈隆道浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波... 详细信息

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。

关键词：谐波测量频率波动频率变化率自适应采样相位差校正法

基于加窗递推DFT算法的快速相位差校正法研究

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电力系统保护与控制 2010年第14期38卷 1-4页

作者：许珉张文强王兆强安庆郑州大学电气工程学院河南郑州450002 周口供电公司河南周口466000

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正。为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用... 详细信息

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正。为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用间隔一个采样周期的两次DFT变换计算其对应离散谱线的相位差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小计算精度高,为了提高计算精度,采用加Blackman-harris窗截断,结合Blackman-harris窗的幅值修正系数公式可以准确校正幅值。为进一步提高计算速度,在计算幅值修正系数时还利用了嵌套形式的三次样条函数。通过仿真计算结果可以看出,频率误差小于0.000 1 Hz,幅值误差小于0.02%,相位误差小于0.5%,具有较高的精度。

关键词：相位差校正法递推DFT算法 Blackman-harris窗频谱泄漏三次样条函数

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基于相位差校正法的虚拟谐波功率与电能计算

电测与仪表 2008年第11期45卷 1-5,21页

作者：戎君张贵新朱小梅王鹏清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

本文以实现数字化变电站中的虚拟谐波功率与电能计量为目的,考虑到目前电力系统中存在的谐波电能计量不合理问题,根据谐波频率正弦波是从基波频率正弦波锁相倍频产生这一原理,介绍了在LabVIEW中以相位差校正法为基础的,通过对基波频率... 详细信息

本文以实现数字化变电站中的虚拟谐波功率与电能计量为目的,考虑到目前电力系统中存在的谐波电能计量不合理问题,根据谐波频率正弦波是从基波频率正弦波锁相倍频产生这一原理,介绍了在LabVIEW中以相位差校正法为基础的,通过对基波频率进行校正后再对谐波频率进行校正的谐波计算方法。在LabVIEW中仿真了正常情况下和频率偏移情况下该方法的计算效果,对仿真结果进行了误差分析;同时,利用已有的虚拟仪器软硬件平台进行了试验测量。仿真和试验结果都验证了这种虚拟功率计算的实用性和高准确度。最后,为说明该计算方法在电能计量应用中的实时性,与电子式电能表进行了对比试验,试验结果说明其在实际的电能计量中具有良好的实时性和准确度。

关键词：相位差校正法 FFT 谐波功率电能计量虚拟仪器

加Rife-Vincent（Ⅲ）窗插值FFT算法的改进和快速相位差校正法的研究

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加Rife-Vincent（Ⅲ）窗插值FFT算法的改进和快速相位差校正法的...

作者：张文强郑州大学

学位级别：硕士

随着各种非线性负荷特别是电力电子设备在电力系统中的广泛应用,电网谐波污染日益严重,已经成为影响电能质量的主要公害之一,对电力系统的安全和经济运行造成了极大的影响。所以,对电网中谐波含量进行实时测量,确切掌握电网谐波的实际状... 详细信息

随着各种非线性负荷特别是电力电子设备在电力系统中的广泛应用,电网谐波污染日益严重,已经成为影响电能质量的主要公害之一,对电力系统的安全和经济运行造成了极大的影响。所以,对电网中谐波含量进行实时测量,确切掌握电网谐波的实际状况,对于防止谐波危害,维护电网的安全运行是十分必要的。离散傅里叶变换（DFT）特别是快速傅里叶变换（FFT）算法因其易于微机实现而通常被作为谐波分析的主要方法。然而,电力系统的频率并不是时刻都为额定工频这一恒定值,它会在额定工频左右的一个范围内发生变化,这样就很难保证这个实时的频率是采样频率分辨率的整数倍,也就无法达到同步采样,因栅栏效应和频谱泄漏现象致使测量产生误差。插值算法可以减少栅栏效应引起的误差,频谱泄漏引起的误差则可以用加窗函数的方法来减少。Blackman-harris窗和Rife—Vincent（Ⅲ）窗函数的频谱泄漏影响小,本文采用加Rife—Vincent（Ⅲ）窗。本文主要针对常用的加窗插值FFT算法和相位差校正法进行了改进。由于加Rife—Vincent（Ⅲ）窗的幅值修正系数计算公式复杂,幅值校正运算量较大,利用三次样条函数逼近其频率修正系数的七次多项式和复振幅的修正函数,采用三次样条插值函数的嵌套（有效）形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,只需要三次乘法和四次加减法,计算量小,公式简单,程序实现方便,实时性好,且在分段处连续,分段处的计算值为精确值。文中还给出了三次样条插值函数嵌套（有效）形式的快速计算公式,这可以有效地提高加Rife—Vincent（Ⅲ）窗插值FFT算法的计算速度。本文利用加窗递推DFT算法实现相位差校正法,采用时域递推、频域加窗的加窗递推DFT算法计算两次FFT变换,求出各次谐波相位经过一个采样周期后的变化量,利用该变化量求出对应频率的变化量,再利用频率变化量修正频谱的幅值。该方法计算速度快,能够快速跟踪信号的变化,而且不需要进行三角函数的运算,故运算量小,易于汇编语言实现,较好地解决了文献[54]所述相位差校正法的缺点。论文在新算法的基础上,利用MATLAB平台编制程序,对给出的新算法进行了谐波检测的仿真分析。结果表明,新算法能较好的分离出谐波,为电力系统谐波检测提供了有力的手段。

关键词：电力系统频谱泄漏加窗插值算法三次样条函数相位差校正法递推DFT算法

同方学位论文库评论

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考虑电网频率变化率的改进相位差校正法研究

机电工程 2017年第4期34卷 386-393页

作者：林申力陈隆道浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对电网信号基波频率动态变化时相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能测量失败的问题,提出了一种考虑频率变化率的改进相位差校正法。指出了非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其当基频动态变化导致... 详细信息

针对电网信号基波频率动态变化时相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能测量失败的问题,提出了一种考虑频率变化率的改进相位差校正法。指出了非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其当基频动态变化导致基波频率偏移较大时,非同步采样使测量精度严重降低。推导了基于频率变化率修正的归一化频率校正量公式,在线测量时,频率变化率用前次与当次测得的基波频率进行差商运算求得,再据此对测量结果进行了修正。分别使用考虑频率变化率的方法和原方法对变频电网信号进行了数值仿真研究。研究结果表明,改进相位差校正法有更高的测量精度,对基波的测量精度提高一个数量级,采样窗长为IEC标准规定窗长的50%,能满足频率动态变化时谐波在线测量的精度与实时性要求。

关键词：谐波测量频率偏移频率变化率(ROCOF) 归一化频率校正量相位差校正法

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电力系统谐波频谱分析的相位差校正法

四川电力技术 2013年第6期36卷 43-45页

作者：王涛邓亚文李红伟成都市三新电力服务有限公司四川成都610000 西南石油大学电气信息学院四川成都610500

采用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样,故造成频谱泄漏,而要得到准确的频谱分析结果就必须对经FFT变换得到的频谱进行校正。详细分析了常用的相位差校正法的几种实现方法,并通过仿真比较了它们的优劣性。

关键词：谐波分析相位差校正法汉宁窗

基于相位差校正法的电力谐波分析中窗函数的研究

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江苏电机工程 2007年第Z2期26卷 11-13页

作者：沈晓枉余涛贲树俊葛乃成上海交通大学上海200000 上海电力公司上海200000 南通供电公司江苏南通226006 华东电网有限公司培训中心上海200438

研究了基于相位差校正法的电力谐波分析方法,仿真比较了4种电力采样信号(无噪声、小噪声(信噪比60dB)、大噪声(信噪比40 dB)和含有间谐波)分别加4种窗函数(汉宁窗、布拉克曼一哈利斯窗、二阶卷积窗和四阶卷积窗)时谐波参数估计误差.结... 详细信息

研究了基于相位差校正法的电力谐波分析方法,仿真比较了4种电力采样信号(无噪声、小噪声(信噪比60dB)、大噪声(信噪比40 dB)和含有间谐波)分别加4种窗函数(汉宁窗、布拉克曼一哈利斯窗、二阶卷积窗和四阶卷积窗)时谐波参数估计误差.结果表明,无噪声条件下,加卷积窗的估计精度比加余弦窗时高9-10个数量级;在有噪声条件下.几种窗函数对估计精度的影响基本一致.

关键词：电力系统谐波分析间谐波相位差校正法窗函数

基于相位差校正法的加Blackman-harris窗FFT算法与实现

维普期刊数据库评论

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襄樊职业技术学院学报 2010年第6期9卷 31-33页

作者：李金锁杜恒河南工业职业技术学院河南南阳473009

相位差校正法是连续两次加窗截断时域信号并进行两次FFT变换,然后利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法,通过利用插值fft算法的窗谱函数公式还可以校正其幅值,用以解决离散频谱分析中由于不能做到同步... 详细信息

相位差校正法是连续两次加窗截断时域信号并进行两次FFT变换,然后利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法,通过利用插值fft算法的窗谱函数公式还可以校正其幅值,用以解决离散频谱分析中由于不能做到同步采样带来的较大误差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小、计算精度高,所以本文采用加Blackman-harris窗截断。

关键词：相位差校正法 Blackman-harris窗插值fft算法频谱分析

基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

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电力自动化设备 2010年第11期30卷 73-74,78页

作者：许珉王玺程凤鸣郑州大学电气工程学院河南郑州450002 漯河供电公司河南漯河462000

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算... 详细信息

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。

关键词：相位差校正法递推DFT算法 Hanning窗频谱泄漏频率