谐波分析中减小非同步采样误差措施的分析
迭代加窗插值FFT谐波分析方法
迭代加窗插值FFT谐波分析方法李心一;谢志江;罗久飞【摘要】为了提高谐波分析精度,提出了一种基于迭代加窗插值快速傅里叶变换FFT(fast Fourier transform)的谐波分析方法,并给出了统一的谐波频率、幅值及相位的计算公式.通过主瓣拟合,将传统的基于最大旁瓣衰减窗MSDW(maximum sidelobe decay window)的插值FFT方法扩展至其他对称窗,并根据窗函数的主瓣特性选择合适的窗函数进行拟合.最后通过迭代算法计算出谐波的精确频率值.仿真结果表明:在非同步采样的条件下,该算法可精确地实现谐波和间谐波分析.与传统加窗插值FFT方法相比,所提方法不依赖窗函数的类型,针对不同的窗函数具有统一的谐波参数计算公式,通用性强,实现方式灵活.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2019(031)002【总页数】6页(P32-37)【关键词】谐波分析;插值;窗函数;迭代算法;快速傅里叶变换(FFT)【作者】李心一;谢志江;罗久飞【作者单位】重庆大学机械工程学院,重庆 400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆邮电大学先进制造工程学院,重庆 400065【正文语种】中文【中图分类】TM711大量非线性负载在电力系统中的广泛使用，由此产生的谐波导致电网中的电压和电流波形畸变，从而影响电能质量，威胁电力系统的安全稳定运行[1]。
快速傅里叶变换FFT（fast Fourier transform）因其于嵌入式系统中易于实现，所以是谐波分析的主要方法之一。
但是由于非同步采样等原因，采用FFT进行谐波分析会产生栅栏效应和频谱泄漏，从而导致谐波参数（频率、幅值和相位）计算不准确，影响谐波分析精度。
为了提高谐波分析精度，国内外学者提出加窗插值的方法来克服FFT的缺点，如采用Hanning窗[2]、Blackman 窗[3]、Dolph-Chebyshe窗[4]、Rife-Vincent窗[5]和Nuttall窗[6]等实现加窗插值FFT谐波分析。
电力参数非同步采样误差分析
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一种改进的Flat-top窗电力系统谐波分析算法
一种改进的Flat-top窗电力系统谐波分析算法严晓丹;王军;方春恩;曹林【摘要】The fast Fourier transformation (FFT) is a very popular and the easiest realization way for harmonics analysis in power system. However, it is difficult for FFT to achieve synchronous sampling due to fluctuations of power frequency. The accuracy of the dynamic state harmonic analysis is constrained by the spectral leakage and picket fence effect. As a result, the sidelobe characteristics of the Flat-top window are firstly analyzed, and an improved FFT approach based on Flat-top window is proposed in this paper. Through using sub-correction method, the Flat-top window FFT with small computation is adopted when the frequency offset is small. Then, the phase difference correction is adopted to rectify the amplitude of harmonic components when the frequency offset is large. Simulation results indicate that spectral leakage and picket-fence effects are effectively suppressed by using the proposed method, and the precision of harmonic parameters is greatly improved.%快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是电力系统的谐波分析最常用、最容易实现的方法.但由于实际电网频率波动,FFT算法很难实现同步采样,谐波分析精度受到频谱泄漏与栅栏效应的制约.分析了Flat-top窗的旁瓣特性,建立了一种改进的加Flat-top窗FFT算法.通过分段校正方法,当频率偏移量小时,使用计算量小的加Flat-top窗FFT算法；当频率偏移量大时,利用相位差校正法对幅值进行插值修正.仿真结果表明:改进的Flat-top窗相位差校正法有效地抑制频谱泄漏和栅栏效应,提高了电力系统谐波参数的计算精度.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2012(040)008【总页数】8页(P49-56)【关键词】谐波;快速傅里叶变换;非同步采样;Flat-top窗;频率偏移量【作者】严晓丹;王军;方春恩;曹林【作者单位】西华大学电气信息学院,四川成都610039;四川省电力公司技术技能培训中心,四川成都710072;西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TM710 引言随着电力电子装置、非线性负荷的广泛使用电力系统中谐波污染日益严重，危害电力系统的安全与经济运行。
电网谐波及不均衡问题的分析与解决方法研究
电网谐波及不均衡问题的分析与解决方法研究近年来，随着电力需求的不断增长和电力系统的不断扩容，电力系统中电网谐波及不均衡问题愈加突出。
这些问题会给电力系统的正常运行和电气设备带来很大的不利影响，因此，对电网谐波及不均衡问题进行深入的分析和研究，探求其解决方法是非常必要的。
一、电网谐波问题的影响及分析在电力系统中，特别是在大型电力负载设备中，各种信号和电流所形成的周期性变化会导致电网中出现谐波现象。
谐波会导致电压失真和电流失真，给电力系统带来很多负面影响，例如：1、谐波会导致设备的损坏在电力系统中，大部分的变压器、电容器等设备都不能很好地忍受谐波的影响，因此，谐波信号可能会导致电力系统中的这些设备损坏。
2、会影响电力质量谐波信号会导致电力系统中的电压失真和电流失真，从而提高了电路的损耗，影响了电力系统的电力质量。
3、会影响电力系统稳定运行谐波信号不仅会影响电力质量，还可能会导致电力系统中的各种故障，这些故障会影响电力系统的稳定运行。
针对电网谐波问题，解决方法常采用通过该系统中的谐波滤波处理方法。
多数情况下，使用谐波滤波解决方案可以有效地消除谐波，提高了电力系统的电力质量，从而保证了电力系统的稳定运行。
二、电网不均衡问题的影响及分析电网不均衡问题是指在电力系统中出现相电压、相电流和负荷的不平衡所带来的问题。
电网不均衡问题会对电力系统造成很多不利影响，例如：1、不均衡会影响三相电缆的电流分配由于三相电缆的负载并不相等，所以，不均衡导致的电流遥遥相对，会导致三相电缆中的电流分配不均，构成不平衡负载。
2、会导致电力系统中电压波动电网不均衡问题可能会导致电力系统中出现其它的正常电压波动，从而影响电力系统稳定运行。
3、会加剧设备的损害因为电网不均衡问题往往会导致相电流、负荷不平衡，而这些不平衡会短期内或者长期内加剧电气设备的损害。
从而增加电气设备的维护成本。
对于电网不均衡问题，我们也可以通过使用补偿器的解决方案来进行解决。
一种基于基波频率跟踪的电力谐波分析方法探讨
一 ｏ， ｗ） 余弦 窗傅 里叶变 换 为 Ｗ （ ） 根 据傅 里 叶变 换 的乘 积定 理 ， 。 ） 与 ） 的卷 积 ： ｏ ） ２ ｔ。 Ｘ ＝ ， Ｗ ｒ Ａ
４ 线 性 插 值 修 正 原 理
设 有 实 际取 样 序 列 为 （）ｋ ０ １２ … ， ｌ它 至 少应 包 含 ，＝ ，， ， ， 个 完 整 的 周期 ； 理想 的 同步 化 取 样序 列 （ ， ０ １２ … ， １ ｉ ， ，， ， ）＝
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（ Ｉ 。 ｏ１ｌ （＋） 为采样 数 据加 窗 Ｆ Ｔ值 ， 此 可 、 （－ ） ｆ １Ｉ Ｘ ｌ １ 、 ０ Ｆ 因 以计 算得 出 。而 由 得 到频 谱偏 差 氐的 公式 为 Ｏ ｆ ＝
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…。
至 此 ， 们通 过插 值算 法得 到单 信号 的频 率值 ｆ ｆ 。 。 我 ｏ（ ） Ｆ
本文 介 绍 一种通 过 加 窗插 值 算法 获得 高精 度 基波 频 率 ，进 而 加 窗 后 函数 的傅 里 叶变 换 为
令 （ ｆ Ｆ 其 中 ， 为 正整 数 ； 为 频谱 偏 差 系数 ； 为 基 波 ， ｆ ０ ｆ ０ 泄漏 的影 响 ， 高 了电能 谐波 分 析 的精度 。应用 表 明 ， 电力谐 波 频 率值 。令 ｆ附近 较大 的频谱 值与 ｆ处 的频谱 值之 比为 Ｏ 也 即次 提 该 ０ ０ ｌ ， 分析 算 法实 现简 单 ， 分析 结果 精度 较 高 。 峰 值与 峰值 之 比。
转 换得 到 的数字 信 号 。设 待测 信 号 ） 采样 间 隔为 秒 ， ， 采样 频
电力交流参数测量中非均匀采样问题的误差分析
"L$
其中 JK为平均取样 频率 %&’(定义序 列 -gt;3,%C 9C 724
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第 G期增刊
电力交流参数测量中非均匀采样问题的误差分析
,引 言
- 非均匀采样信号的数学模型及谱分析
随着 数字 信号处 理技 术的 发展 ’电力 系统 交流 参 数的测试水平 也越来越高 +电力交流参 数的准确测 量 离不开高精度 ’高速度的 电参数测量仪 +为了提高 采样 速率’一些电 参数测量仪内 部采用了 多路 ()*交替 顺 序采样)多路 复用技术+但 是该技术的 应用由于存 在时 基不准等问题 ’使采样产 生非等间隔问 题’在精密的 电 测仪 表 中由 此 引入 的 误差 往 往占 主 导地 位 而不 能 忽
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电网信号测量中非同步采样误差的分析与处理
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［#］ 从频域角度分析 在频谱分析中，如果采样值不能均匀的分布在
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［1］ ")")" 准同步采样算法 准同步采样方法的最大特点是去掉了同步采样
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从硬件的角度来考虑 硬件方法着重于预防，采取措施保证采样频率
同步于实时变化的信号频率。非同步误差产生的根 本原因就是因为采样的失步，所以尽量减少绝对失 步度应当是我们首选的措施。绝对非同步度为 !+ （ , & ’） % +- ( 测量信号周期 + ，因此要减少失步度首先需要准确 + ，然后优化每周采样点数 , & ’ 和
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适用于频率偏移情况下谐波参数估计的改进算法
适用于频率偏移情况下谐波参数估计的改进算法马也驰;陈隆道【摘要】Aiming at the problem that the traditional phase difference correction method has a large error in the measurement of the funda-mental frequency offset of the power grid signal, it may even produce the problem of measurement failure. An improved algorithm based on the traditional phase difference was proposed. The voltage signal of the grid was added to the Blackman-Harris window. By analyzing the spectral expression of the windowed signal, the error source of the electrical parameter estimation was studied, and the spectral expression was polynomial transformed to accelerate the sidelobe decay rate, further reduce the spectral leakage and the spectrum Line, and then re-esti-mate the electrical parameters according to the new spectral expression obtained from the estimation formula of the traditional phase difference method and the polynomial transformation. Respectively, using the traditional phase difference method and the polynomial transformation of the improved phase difference method for numerical simulation comparison. The results indicate that the improved algorithm is improved by at least one order of magnitude compared with the traditional phase difference method, and it is suitable for the high accuracy estimation of the harmonic parameters of the power system under the frequency offset. Even under the noise condition, The advantages of the algorithm is also more obvious.%针对电网信号基波频率偏移时传统相位差校正法测量结果存在较大误差,甚至可能产生测量失败的问题,提出了一种基于传统相位差的改进算法.将电网电压信号加入Blackman-Harris窗,通过分析加窗信号的频谱表达式,研究了电参量估计的误差来源,将频谱表达式进行了多项式变换从而加快了旁瓣衰减速度,进一步减轻频谱泄漏和各谱线之间的干扰,再依据传统相位差法的估计公式和多项式变换所得的新频谱表达式对电参量进行了重新估计.分别使用传统相位差法和经多项式变换的改进相位差法进行了数值仿真对比.研究结果表明:改进算法较传统相位差法相比各次谐波的测量精度提高了至少一个数量级,适用于频率偏移情况下电力系统谐波参数的高准确度估计;即使在噪声条件下,改进算法的优势也比较明显.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2017(034)009【总页数】6页(P1038-1043)【关键词】谐波分析;频率偏移;加窗傅里叶变换;相位差;多项式变换【作者】马也驰;陈隆道【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM935.21近年来，电力系统谐波污染日益严重[1-5]。
应用于电力谐波分析的改进相位差校正法
2017年 4 月 第32卷第7期电工技术学报Vol. 32 No. 7 Apr. 2017T R A N S A C T I O N S O F C H I N A E L E C T R O T E C H N I C A L S O C I E T Y应用于电力谐波分析的改进相位差校正法摘要传统的相位差校正法在应用于电力谐波测量时，由于频谱泄漏问题的存在，在窗函数的旁 瓣衰减速度较慢时存在较大误差，而校正过程对频域解析式的依赖又限制了窗函数的选用。
采用一种 基于汉宁窗的改进相位差校正法，其原理是对非同步采样序列的加窗快速傅里叶变换结果进行多项式 变换，再依据变换所得的新频谱序列进行谐波参数的校正。
将该方法和其他常用方法进行数值仿真对 比，在基频随机变化的情况下进行10 000次仿真计算得到其标准误差，并缩短采样窗长以探究其实时 性。
结果表明，改进相位差校正法较其他常用方法有更高的精度；当基频在47〜53 H z 范围内随机变化 时，高次谐波的测量精度达到1〇_5次；在1〇〇 m s 的采样窗长下，也能满足IEC 610004 — 7标准的精 度要求。
在兼顾计算精度的同时，该文校正公式由汉宁窗解析式推导得到，简便明了，所提方法是一 种有实用价值的谐波参数检测算法。
关键词：电力谐波快速傅里叶变换频谱泄漏谱线校正中图分类号：TM935.2Abstract Due to spectrum leakage, traditional phase difference methods with l i t t l e attenuation of side lobeled to a larger error in the measurement of power harmonic. An d the selection of window i s restricted because the dependence on analytic expression. This paper uses an improved phase difference method that based on Hanning window. I t performs polynomial transformation on the result of fast Fourier transform ( F F T ) to get a new sequence, then adjusts harmonic parameters with the new sequence. To verify i t s performance, do simulation calculation and compare i t with other common methods, simulate for 10 000 times at random frequency to calculate i t s standard error, shorten the sampling window to explore i t s real-time performance. The results show that, the new method i s more accurate than other methods, when the frequency ranges between 47 Hz and 53 H z , the accuracy of harmonic parameters reaches to 10 ~5. And under the 100 milliseconds sampling length, i t also can satisfy the IEC 61000—4—7 standard. Taking computational accuracy into account, the correction formula i s derived from Hanning window and i t 's quite simple. I t 's a useful harmonic parameters detection algorithm.Keywords ： Power harmonic, fast Fourier transform, spectrum leakage, correction of spectra吴超凡陈隆道(浙江大学电气工程学院杭州310027)Improved Phase Difference Correction MethodApplied to Power Harmonic AnalysisWu ChaofanChen Longdao(College of Electrical Engineering Zhejiang University Hangzhou 310027 China)〇引言近年来，随着智能电网的建设和新能源技术的推 广，各种分布式电源和储能设备得到了广泛应用，在增强电网供电功能和减少污染排放的同时，也给电网 带来了大量谐波[1]。
谐波检测中采样频率准同步算法
东北电力大学学报第26卷第2期 Journal Of Northeast Dianli U niversity Vol.26,No.22006年4月N atural Science Edition Apr.,2006收稿日期:2006-01-03作者简介:史采君(1970-),女,河北大学讲师,主要从事教学与研究方面的工作.文章编号:1005-2992(2006)02-0090-05谐波检测中采样频率准同步算法史采君(河北大学,河北保定071002)摘 要:提出一种通过采样数据计算信号实际频率的算法。
该算法能够准确地得到信号的实际频率,并根据频率动态调整采样时间间隔,实现采样频率的自适应。
由于减少了同步误差,从而降低频谱泄漏的影响。
该算法实现简单,精度较高。
关 键 词:谐波检测;采样频率;同步误差;频谱泄漏中图分类号:TM 935 文献标识码:A谐波干扰会使得电网波形畸变、损耗增加、干扰其它用电设备的正常工作,严重危害系统的安全、稳定和经济运行[1]。
关于谐波的问题很多,诸如:谐波的检测、谐波的补偿和抑制、谐波源分析、谐波限制标准、谐波潮流计算等等。
其中对于谐波准确地检测和分析是以上诸多问题的前提和基础[2]。
在目前谐波测量和分析当中广泛应用的是离散时间采样的FF T 算法。
在采样过程中,如果采样频率和信号实际频率不一致,就会造成频谱泄漏,通过FF T 计算得到的谐波电气参数(频率、幅值、相位)不准确,无法满足实际的要求。
可以采用修正采样序列、改进数据窗、插值算法、提高采样频率等方法来减小频谱泄漏,但是这些方法都存在一定的局限性,比如修正采样序列逼近真实采样值最多只能减少50%的频谱泄漏[3],而加窗插值算法比较复杂等等。
造成频谱泄漏的根本原因是采样的频率和信号实际频率不同步,所以通过实时地调整采样频率,使其尽量接近实际频率,减少同步误差,是解决频谱泄漏问题的根本措施之一。
本文介绍了一种采样频率自适应的软件算法,通过自适应调整采样频率,减少同步误差,从而降低频谱泄漏造成的影响,对于频率变化较为缓慢的电力信号可有效地提高谐波分析的精度。
非同步采样下电网谐波分析方法的探讨
关键 词：谐 波分析 ； 频谱 泄漏； 准同步； 快速傅 立叶变换 ； 误差分析
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ｓｏ ｌｃ ｒ ｃ ｌ ａ ｍ ｏ ｉ ｎ ｌ ｓｓｆ ｒａ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ａ ｔ ｄ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｈ ｆ ｅ ｔ ｉａ ｒ ｎ ｃａ ａ ｙ ｉ ｏ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｓ ｍｐ ｉ ｇ ｈ ｅ ｈ ｌ ｎ
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第３ 卷 第 １ ６ 期 ２０ ０ ８年 １ １日 月
继 电 器
ＲＥＬＡＹ
Ｖｌ － ６ＮＯ １ ０３ ． ｌ Ｊ ｎ． ，２ ０８ ａ １ ０
非 同步采Leabharlann 下 电网谐 波分析方法 的探讨
邱海锋 ，周浩
（ 浙江大学电气工程 学院，浙江 杭 州 ３ ０ ２ ） １０７
ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｒｏ ａ ｕｅ ｎ ｒｒ ｅ
中图分类号 ： Ｔ １ Ｍ７ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号： １０ ．８ ７２ ０ ）１ ０ ７０ ０ ３４ ９ （０ ８０ — ５ —６ ０
０ 引言
随着各 种 非线性 负荷特 别 是大 量 电力 电子 设备 的投 入使 用 ， 电网 的谐波 污染 日益严 重…。谐 波干 扰 使 电 网波 形 畸变 ，耗损增 加 ，严重 危害 系统 的安 全 ，稳 定和 经济运 行 。 电网谐波 参数 的快速 准确 监 测 和分 析是 谐波 治理 的前提 和 基础 。 Ｊ
目前离 散傅立 叶变化 （ Ｆ Ｄ Ｔ）和 快速 傅立 叶变 换 （Ｆ Ｆ Ｔ） 已经在 电网谐 波测 量 中得 到广 泛应 用 。 通 常采样 频率 可 以达到精 确 已知 ，但是 电网频 率会 在额 定频 率 （０Ｈ ）附近漂 移 ，因此 实 际采样 是 非 ５ ｚ
电力系统谐波测量算法
In order to satisfy the real-time requirements, the FFT operation means with good performance based on complex sequence is introduced into the harmonic analysis; In order to reduce the error because of asynchronous sampling, this paperuses polynomial approximation method oftheeffective form of cubic spline function to obtain the polynomial approximation formulas for frequency and amplitude correction based on the Blackman-harris window.
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
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王永强;谢军;律方成【摘要】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.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2015(035)006【总页数】6页(P143-148)【关键词】介质损失角;Blackman自卷积窗;卷积;三谱线插值;插值;频谱分析【作者】王永强;谢军;律方成【作者单位】华北电力大学输变电设备安全防御河北省重点实验室,河北保定071003;华北电力大学输变电设备安全防御河北省重点实验室,河北保定071003;华北电力大学输变电设备安全防御河北省重点实验室,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM835.40 引言介质损失角是衡量电气设备绝缘性能的一个重要参数［1］，对介质损失角进行精确监测与计算能为电气设备故障诊断提供可靠依据，为电力系统安全稳定运行提供重要保障［2-3］。
正常情况下，介质损失角为一个很小的值，约为0.001～0.02rad［4］，实际测量中其真值常容易被误差所湮没。
基于谐波分析理论（快速傅里叶变换（FFT）及其改进算法）的介质损失角计算方法由于算法易于实现、受直流及谐波分量的干扰小而成为了介质损失角计算的典型方法［5-10］，但由于电力系统频率常常发生波动，难以保证对待分析信号准确做到同步采样，使FFT存在频谱泄漏以及栅栏效应，其计算结果尤其是相位结果误差很大，难以直接用于介质损失角的计算［11］。
基于准同步采样光伏发电系统谐波分析方法
基于准同步采样光伏发电系统谐波分析方法摘要：在非同步采样的情况下，针对现有的检测方法存在计算量大、实时性差、频谱泄露以及栅栏效应等缺陷，提出一种基于同步采样的谐波检测算法，首先将非同步采样序列准同步化，然后利用基于Nuttall窗改进的FFT谐波分析算法进行对准同步化的序列运算，将整个基于准同步谐波分析方法应用于自主研制的光伏发电综合测量装置中。
测试结果表明，该方法能够有效地消除光伏发电系统中频率波动等现象带来的影响，抑制频谱泄露效果良好，提高了计算谐波参数的准确度，并且具有较高的抗干扰能力。
关键词：频率波动；谐波分析；准同步采样；频谱泄露；Nuttall窗0 引言随着传统能源的不断减少，太阳能发电得到了人们的追捧，而光伏发电是太阳能发电的主要方面，所以光伏发电产业日益蓬勃。
但由于光伏系统中的逆变器引入大量的谐波，谐波的存在会给现有谐波补偿装置带来严重影响，因此掌握电网中谐波的成分含量，对有效地防止谐波造成的危害，维护电网中用电设备具有重大意义。
FFT具有采样精度高、速度快等优点，被广泛应用在光伏发电系统谐波分析中。
但是由于光伏发电系统易受外界因素影响，造成了电网的频率波动现象，从而导致采用FFT进行谐波分析时，很难保证同步采样，出现了频谱泄露和栅栏效应。
针对这种现象，现在相关文献对FFT算法都有改进。
文献[1]采用IEC方法，可以在一定程度上减少频谱泄露的影响，但是无法获得频率的相位信息，而且可能发生误检和漏检现象；文献[2]采用基于加窗值FFT的二级算法可以提高测量精度，但是对谐波参数要求较高，不宜适用光伏发电系统的谐波分析；文献[3]采用加窗插值FFT算法，在一定程度上能够抑制频谱泄露和栅栏效应，但是应用在光伏发电系统中，仍存在精度不够的缺陷。
针对以上问题，本文主要采用基于准同步采样的分析方法，首先利用时域插值的方法将非同步序列同步化[4]，然后对准同步化后的采样序列采用基于4项3阶Nuttall窗改进的FFT算法进行运算[5]。
一种基于准均匀采样的电力谐波分析方法
第50卷第16期电力系统保护与控制Vol.50 No.16 2022年8月16日Power System Protection and Control Aug. 16, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.220221一种基于准均匀采样的电力谐波分析方法陈砚圃1，杨一鸣1，解云虹2，丁海洋2(1.西京学院计算机学院，陕西 西安 710123；2.国防科技大学信息通信学院试验训练基地，陕西 西安 710106)摘要：针对电力谐波的准同步加窗分析法存在所用信号周期多、计算复杂和谐波泄漏分布不均匀等问题，基于准均匀采样提出了一种仅需1个信号周期特别适于单片机快速、准确实现的电力谐波分析方法。
准均匀采样的时间离散误差不随连续采样而积累，在1个信号周期内取2的整数次幂个同步采样点，直接采用FFT算法即可实现谐波分析。
基于信号的基波近似，并假设信号采样时的时间离散误差和幅值量化误差均服从均匀分布，对采用准均匀采样的电力谐波估计误差进行了分析。
给出了基于准均匀采样电力谐波分析的算法和具体实现流程，流程中通过长整型变量对采样时间进行精确控制，算法简单高效。
最后对准均匀采样谐波分析算法进行了仿真，结果表明基于通用单片机即可实现电力谐波的快速、准确分析。
关键词：电力谐波分析；准均匀采样；准同步采样；频谱泄漏；单片机A power harmonic analysis method using quasi-uniform samplingCHEN Yanpu1, YANG Yiming1, XIE Yunhong2, DING Haiyang2(1. School of Computer Science, Xijing University, Xi'an 710123, China;2. Information and Communications Institute, National University of Defense Technology, Xi’an 710106, China)Abstract: There are problems of sampling in multiple signal periods, with high complexity and uneven harmonic leakage distribution in the quasi-synchronous windowing analysis method of the power harmonic. Thus a fast and accurate power harmonic analysis method suitable for MCU is proposed using quasi-uniform sampling. The time discrete error of quasi-uniform sampling does not accumulate with continuous sampling, so two integer power synchronous sampling points can be obtained in one signal cycle, and harmonic analysis can be realized directly with the help of a FFT algorithm.Based on the fundamental component approximation of the signal and assuming that the time discrete and amplitude quantization errors of signal sampling obey a uniform distribution, the power harmonic estimation error using quasi-uniform sampling is analyzed. The algorithm and specific implementation process of power harmonic analysis are given. In the process, the sampling time is accurately controlled by long integer variables, and the algorithm is simple and efficient. Finally, the quasi-uniform sampling harmonic analysis algorithm is simulated. The results show that fast and accurate power harmonic analysis can be realized based on a general purpose MCU.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 61871387).Key words: harmonic analysis; quasi-uniform sampling; quasi-synchronization; spectral leakage; MCU0 引言近年来，大量固态开关器件在电力设备中的广泛应用导致电网的谐波污染日趋严重，另一方面，随着泛在电力物联网的全面建设，对电网谐波动态监测终端的需求日益剧增，急需能够对电力谐波进行实时、准确测量的有效嵌入式解决方案。
基于TDFT非同步采样谐波测量的小电流接地故障信号处理方法
基于TDFT非同步采样谐波测量的小电流接地故障信号处理方法张建东;冯小明;吴国平;施磊;薛蕙【摘要】为解决10 kV配网线路高阻故障较多、间歇性接地故障较多、电弧不稳定、配电网网架结构复杂、分支线复杂、负荷随机分布等现象造成的配电网系统接地故障判别、选线、定位监测困难,采用基于TDFT非同步采样谐波测量算法的小电流接地判定算法进行故障判断、定位和隔离接地故障.站所终端DTU在硬件上采用ADSP-BF607作为主处理芯片,其具备DSP和ARM双处理架构,具有处理故障数据速度快、精度高、录波性能好等优势.基于TDFT非同步采样谐波测量算法,得出首半波小电流接地判定方法.为有效判断开关合闸瞬间的涌流,DTU采用离散傅立叶变换结果,通过加权算法变换实现抑制频谱泄漏误差.对传统算法、加窗算法和TDFT非同步采样谐波测量算法进行了比较分析.实验结果表明,基于TDFT非同步采样谐波测量的涌流和小电流接地故障算法设计在10 kV配网系统的小电流接地、隔离接地故障方面准确可靠.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2019(047)012【总页数】8页(P117-124)【关键词】站所终端;TDFT非同步采样;涌流;小电流接地故障;谐波【作者】张建东;冯小明;吴国平;施磊;薛蕙【作者单位】青岛港国际股份有限公司,山东青岛 266011;北京博利杰电气有限公司,北京 100083;北京博利杰电气有限公司,北京 100083;北京四方继保自动化股份有限公司,北京 100085;中国农业大学,北京 100083【正文语种】中文10 kV配网自动化现场的小电流接地和非有效接地类型主要有中性点不接地、消弧线圈接地等形式。
小电流接地系统的供电优势为减小供电中断次数，提高配电网供电可靠性。
由于有消弧线圈作为补偿，发生的故障会自动熄弧，实现配网的自愈处理。
但小电流系统选线定位存在着以下困难：接地电流较小，监测和测量有困难；硬件线路上存在着消弧线圈补偿；线路上高阻故障较多，监测困难；间歇性接地故障较多，电弧不稳定；我国配电网网架结构复杂，分支线复杂，负荷随机分布，在许多地方和空间储存在架空和电缆混合排布共存的现象[1-2]。
如何消除谐波带来的测量误差
如何消除谐波带来的测量误差
徐兵农
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】1990(000)012
【总页数】6页(P34-39)
【作者】徐兵农
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM866
【相关文献】
1.特定次谐波消除调制方式的谐波特性分析 [J], 周明磊;游小杰;王琛琛;李强
2.基于谐波注入法的级联型逆变器谐波消除研究 [J], 朱思国;陆佳政;欧阳红林;李波
3.电网中谐波的危害及消除高次谐波的方法 [J], 周国威;吴胜利
4.一种用于谐波检测过程中消除谐波背景方法的研究 [J], 赵迎;赵学玒;王喆;张锐;汪曣
5.谐波对供电质量的影响及谐波消除技术探讨 [J], 马长明
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基于比值法和改进不完全S变换的谐波分析方法研究
基于比值法和改进不完全S变换的谐波分析方法研究高速铁路的快速发展,在给我们的生活带来极大的便利的同时,也成为影响电网安全运行的主要因素。
交直交电力机车与交直型机车的混跑,导致宽频域谐波成为电网的主要电能质量问题。
国际电工委员会标准IEC61000-4-7推荐采用FFT检测谐波,但因频谱泄露FFT在非同步采样时不能得到准确值,且无时频局部表征能力。
本文采用比值校正法和改进不完全S变换两种方法研究非同步采样条件下的谐波参数估计方法。
比值校正法是在FFT加窗的基础上实现的,窗函数的主瓣中心是真实频率所在处,用比值法对主瓣中心的谱线校正得到校正频率,进而得到校正相位,再由窗函数的主瓣函数得出幅值估算公式。
S变换由于直观的时频特性和强抗干扰性成为分析电能质量的热点工具。
本文通过改进不完全S变换的核函数,使其计算高效且时频分辨率可调,实现非平稳谐波参数的实时精确估计。
主要解决了不完全S变换核函数的三个关键问题:1)谐波频率点的确定:不完全S变换采用功率谱包络的动态测度方式检测谐波频率点,虽然能够定位谱峰,但计算比较复杂,当谐波频率相近且非同步采样时,容易漏检相邻的谐波频率点。
本文提取基于S变换的TT变换的对角线元素,并求其FFT实现频率点精确的检测;2)各谐波频率点的最优窗宽系数的确定:窗宽系数选择不当,会导致不完全S变换特征向量幅值要么不具平直性,要么过渡时间太长而不能实时跟踪信号波动。
本文依据幅值直接测量性原则,兼顾幅值向量的平直性和动态效应,确定各谐波频率点的最优窗宽系数;3)不完全S变换幅值向量的端部效应的消除:在非同步采样条件下,不完全S变换模向量两端出现变形,称之为端部效应。
本文采用端部重叠计算方式实现端部效应消除。
最后根据改进不完全S变换线性相位性质,得到频率和相位估计表达式,实现对谐波参数的完整估计。
通过仿真分析,比值校正法能准确估计平稳谐波参数,估计误差在0.1%以内。
基于改进不完全S变换的方法对平稳谐波和非平稳谐波参数估计都具有优良的检测性能,参数估计误差在0.1%以内。
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谐波分析中减小非同步采样误差措施的分析
1. 引言
随着电力电子技术的发展，各种非线性负荷在工农业生产和供用电设备中得到了广泛的应用，使得电网波形畸变越来越严重，电力系统的安全经济运行受到严重的影响。
对电能质量有特殊要求的一些行业的经济利益也受到严重的威胁。
谐波是衡量电能质量的一个非常重要的指标，对其进行实时监测，确切地掌握谐波的实际状况对防止谐波危害、维护电网的安全经济运行是十分必要的。
因此,人们对谐波监测的理论与实现的研究非常活跃。
因为电网的基频总是在50Hz左右有所波动(GB/T15945-1995允许电网基波频率在±0.4%之间变化)。
监测设备在实际中做到适时、准确的跟踪系统频率的变化比较困难，在使用FFT进行谐波分析时，就不可避免的导致了泄漏误差的产生，影响了谐波分析的精度。
这是应用快速傅立叶变换（FFT）进行谐波分析的难点，基本上有关谐波分析的理论研究和实验研究都是围绕这个问题展开的。
本文将在介绍非同步误差产生的基础上，对人们在这方面的研究成果和实践经验做一分析。
2．频谱泄漏误差的产生
在实际的谐波测量当中，所要处理的信号均是经过采样和A/D转换得到的有限长的数字信号，这相当于对原始信号乘以一个矩形窗进行截短。
根据频域卷积定理，时域相乘对应频域卷积，这样信号截短后的频谱将不同于加窗以前的频谱。
如图1、图2所示，原来在Ω0处的一根谱线在加窗后变成了以Ω0为中心的振荡并衰减的连续谱线，也就是说信号的频谱成分从Ω0“泄漏”。