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基于能量算子和最大旁瓣衰减自卷积窗函数频谱校正的电压闪变参数识别技术及其在风电场的应用研究

电子与信息学报 2021年第8期43卷 2214-2223页

作者：邱衍江张超张新燕王维庆澳门科技大学资讯科技学院中国澳门999078 广东电网有限责任公司广州供电局广州510620 可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学电气工程学院) 乌鲁木齐830047

风力发电并网和电力电子技术的广泛发展与应用,造成的电压波动与闪变已成为当前智能电网不容忽视的问题。针对人眼更为敏感的矩形波调制下的电压闪变模型,该文提出改进能量算子和加截断窗谱线插值快速傅里叶变换(FFT)的闪变包络参数识... 详细信息

风力发电并网和电力电子技术的广泛发展与应用,造成的电压波动与闪变已成为当前智能电网不容忽视的问题。针对人眼更为敏感的矩形波调制下的电压闪变模型,该文提出改进能量算子和加截断窗谱线插值快速傅里叶变换(FFT)的闪变包络参数识别法。通过优化能量算子采样间隔实现电压波动分量准确提取,以改进的最大旁瓣衰减速率(MSLD)6项组合余弦窗为母窗构建频域性能优良的MSLD自卷积窗(MSLD-SCW)函数,推导基于新型2阶MSLD-SCW函数谱线插值校正公式,据此实现矩形方波调制的闪变参数识别与分析。仿真结果表明,优化改进算法在单频矩形方波调制、多频方波调幅波调制、含有谐波与次/超同步间谐波干扰、基频变动及含有噪声等干扰源背景下,相较于传统检测算法均保持较高准确性。最后,将优化算法应用于新疆某地区电网电压闪变识别,验证其有效性。

关键词：电压闪变矩形波调制包络参数识别改进能量算子自卷积窗谱线插值

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基于组合型算法的风电并网地区电压闪变参数识别

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太阳能学报 2022年第10期43卷 312-318页

作者：张超邱衍江王维庆张新燕广东电网有限责任公司广州供电局广州510620 广东电网有限责任公司江门供电局江门529030 可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学电气工程学院) 乌鲁木齐830047

针对矩形波调制下的闪变信号模型,提出优化能量算子以改善闪变包络提取精准度。将最大旁瓣衰减速率(MSLD)截断窗作为原始母窗,通过卷积运算构造频谱性能突出的MSLD自卷积窗(MSLD-SCW)函数。基于谱线插值原理推导出2阶SCW函数的参数修正... 详细信息

针对矩形波调制下的闪变信号模型,提出优化能量算子以改善闪变包络提取精准度。将最大旁瓣衰减速率(MSLD)截断窗作为原始母窗,通过卷积运算构造频谱性能突出的MSLD自卷积窗(MSLD-SCW)函数。基于谱线插值原理推导出2阶SCW函数的参数修正公式,据此实现闪变幅值与频率参数的处理与识别。与对照组算法的仿真结果表明,研究组在单频调制、多频调制、含有整数次谐波与次/超同步分量、基频波动及含高斯噪声等工况下,均保持较高的两大闪变包络参数识别准确性。最后,将组合优化算法应用于新疆某地区实际电网闪变参数识别,验证其工程实用性。

关键词：风电电压闪变能量算子包络提取参数识别自卷积窗谱线插值

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光伏并网发电的谐波危害及对策

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电源技术 2015年第11期39卷 2436-2437,2456页

作者：郑天云郑一超霍成义甘肃工业职业技术学院电气工程系甘肃天水741025 东华大学信息与科学技术学院上海201620

大量电力电子装置的使用以及风能、太阳能等的波动性而产生的电力谐波使得分布式电源并网后将不可避免地影响电网的电能质量,严重干扰双向互动电能计量的准确性。因此,研究基于Nuttall自卷积窗频谱校正的谐波电能计量方法,并将其在嵌入... 详细信息

大量电力电子装置的使用以及风能、太阳能等的波动性而产生的电力谐波使得分布式电源并网后将不可避免地影响电网的电能质量,严重干扰双向互动电能计量的准确性。因此,研究基于Nuttall自卷积窗频谱校正的谐波电能计量方法,并将其在嵌入式系统中实现有重大理论与应用价值。在该方法的基础上,设计的新型三相电能表有效地解决了谐波用户向非谐波用户及电网转嫁谐波电能费率的问题。

关键词：谐波功率计量计量误差自卷积窗电能表

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基于ADE7758的电力监测仪表的研究与实现

基于ADE7758的电力监测仪表的研究与实现

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作者：刘志刚北京化工大学

学位级别：硕士

本文简述了电能质量和谐波问题的研究状况。研究、分析了仪表需要测量的电力参数计算算法。比较了三相三线制网络和三相四线制网络的电能计量方法。设计、实现了一种基于ADE7758的三相三线制电力监测仪表的方案。根据对称分量法,推导了... 详细信息

本文简述了电能质量和谐波问题的研究状况。研究、分析了仪表需要测量的电力参数计算算法。比较了三相三线制网络和三相四线制网络的电能计量方法。设计、实现了一种基于ADE7758的三相三线制电力监测仪表的方案。根据对称分量法,推导了两种软件计算零序电流的方法。为解决DFT算法检测谐波时的频谱泄漏和栅栏效应,重点研究了自卷积窗在谐波分析中的应用,将加hanning自卷积窗DFT算法应用到电网谐波分析中。本文还介绍了所研制的电力监测仪表的系统设计。本设计采用模块化的设计思想,整个仪表分成传感器、核心板、扩展板和液晶及按键四个模块。采用ADE7758作为电能计量芯片,TMS320F2812作为主要计算芯片,ATmega128作为主要控制芯片。仪表实现了复费率电能计量、2-31次谐波分析、参量报警、开关量输入输出、液晶显示、人机交互和RS485数据通信功能。实验结果表明,本课题研制的电力监测仪表基本可以满足电网监测和用电管理要求。

关键词：电力监测谐波 ADE7758 零序电流三相三线自卷积窗

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基于改进FFT算法的电力参数检测仪的研究

基于改进FFT算法的电力参数检测仪的研究

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作者：郭振涛上海电机学院

学位级别：硕士

电力系统中存在大量的电力电子设备以及非线性、干扰性负载,导致电网中谐波污染问题日益严重,为了减少谐波污染、降低谐波的危害,首先就需要准确检测出谐波。另外,电力系统中接入的电容型设备受环境的影响会发生绝缘劣化、损坏,而反映... 详细信息

电力系统中存在大量的电力电子设备以及非线性、干扰性负载,导致电网中谐波污染问题日益严重,为了减少谐波污染、降低谐波的危害,首先就需要准确检测出谐波。另外,电力系统中接入的电容型设备受环境的影响会发生绝缘劣化、损坏,而反映电容型设备绝缘受损程度的重要指标是介损角,根据介损角的测量值就可以对电容型设备绝缘材料的性能、绝缘老化程度和使用年限进行合理的评估和预测。所以,准确检测谐波、介损角等电力参数是维护电力系统安全、稳定运行的重要前提。快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法计算效率高,便于在嵌入式系统中实现,被广泛应用于电力系统的谐波检测和电容型设备的介损角测量。但受非同步采样的影响,FFT算法存在频谱泄漏和栅栏效应等问题,这些问题会降低电力参数检测精度,目前用于抑制频谱泄漏的方法是加窗函数。本文基于经典窗函数,利用加权求和、卷积运算等方法够造出新的NBH组合自卷积窗。该窗函数具有较好的旁瓣特性,能有效抑制频谱泄漏,可以大大提高FFT算法的检测精度。为了提高算法的实时性,本文利用谱线之间相位差为π这一特性,推导出一种简化运算的改进三谱线插值算法,提出了NBH组合自卷积窗改进三谱线插值FFT谐波分析算法;基于4阶NBH组合自卷积窗,利用不必求解高次方程、计算量小的相位差校正算法,研究了4阶NBH组合自卷积窗相位差校正FFT介损角测量算法。通过MATLAB仿真,验证了本文所研究的算法在测量精度和实时性方面相较于其他算法有了很大的提升。最后,基于所研究的算法设计了硬件结构为ADC+DSP+ARM的电力参数检测仪。

关键词： FFT算法电力参数检测仪自卷积窗谐波介损角

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电力系统谐波检测算法研究

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作者：张旭东中国矿业大学

学位级别：硕士

随着电网中非线性电力电子器件的广泛使用,电力系统谐波污染问题日益严重,影响生产生活的各个方面。精确地检测出电网中各次谐波电压电流的关键参数是电力系统谐波有效治理的前提。本文以目前应用最为广泛的基于FFT的谐波检测算法为研... 详细信息

随着电网中非线性电力电子器件的广泛使用,电力系统谐波污染问题日益严重,影响生产生活的各个方面。精确地检测出电网中各次谐波电压电流的关键参数是电力系统谐波有效治理的前提。本文以目前应用最为广泛的基于FFT的谐波检测算法为研究主体,从提高算法精度以及压缩采样量减少计算机存储空间的占用两方面展开研究。基于FFT的谐波检测算法由于发生非同步采样,存在频谱泄漏、栅栏效应。为了解决以上问题,引入窗函数对原始信号进行截断处理,并通过插值算法修正检测结果。窗函数旁瓣性能的好坏,直接影响算法的检测精度。6项组合余弦窗函数由于具有最小的旁瓣峰值电平、最大的旁瓣衰减率成为窗函数的不二选择。因此提出加6项组合余弦窗双谱线插值修正谐波检测算法,实验结果表明该算法较对比算法谐波检测精度有所提高,但偶次谐波分量检测结果相对误差明显高于奇次谐波。针对加6项组合余弦窗双谱线插值修正算法偶次谐波分量检测精度较低这一问题,引入卷积的概念,构建p阶6项余弦自卷积窗函数,进一步改善窗函数的旁瓣性能,以减弱长程谱线泄漏对弱谐波信号检测结果的影响。提出加2阶6项余弦自卷积窗四谱线插值修正算法,实验结果显示该算法对偶次弱谐波信号检测精度明显提高,与奇次谐波检测精度相当,且该算法有较好的鲁棒性。压缩感知技术突破了Nyquist采样框架,将压缩与采样过程合二为一,大大降低了采样量,减少了计算机存储空间的浪费。理论推导证明,压缩感知理论可以应用于电力系统谐波检测领域。因此提出基于压缩感知的加2阶6项余弦自卷积窗四谱线插值修正组合算法,在信号重构过程中引入插值修正算法,通过较少的采样量实现对各次谐波分量的准确检测。实验结果表明在采样量为传统算法的1/4的情况下,该组合算法检测精度有一定程度的降低,但仍然远高于国标中对电能质量测试仪器检测精度的要求。该论文有图42幅,表19个,参考文献100篇。

关键词：谐波检测快速傅里叶变换加窗插值自卷积窗压缩感知

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