基于离散傅里叶变换的电参量测量

发布时间：2017-09-05 00:45

  本文关键词：基于离散傅里叶变换的电参量测量

  更多相关文章： 电力谐波 离散傅里叶变换 频谱泄漏 同步化算法 谱线校正

【摘要】：电力系统电参量的测量是电网稳定运行的保障,然而由于非线性负荷的大量存在使得谐波污染加剧,且智能电网等新概念的提出让电参量测量有了新的应用背景,如何在上述前提下保证电参量测量的准确性、实时性和适用性,已经成为了新的研究热点。经过多年的发展,实际应用中基于信号分析的电网电参量的测量方法主要可以分为参数法和非参数法两类。其中非参数的基于离散傅里叶变换的电参量测量方法因其运算效率高的特点得到了广泛应用,尤其适用于一些对实时性要求较高的场合。但是由于加窗截断造成的频谱泄漏和非同步采样等问题的存在,直接应用离散傅里叶变换对电参量进行测量时,得到的测量结果往往存在着一定的误差。为了改善这一问题,可以通过插值等手段来提高测量的精度。基于插值的离散傅里叶变换方法又可以分为时域插值和频域插值。对于时域插值,可以在进行傅里叶变换之前对待测信号的采样序列预先在时域上进行插值,从而减小由于采样非同步带来的误差；对于频域插值,通过对离散傅里叶变换得到的若干条谱线的求比值、求相位差等操作来校正电参量测量结果,一般来说,先实现频率的校正,再由校正频率结合窗函数的频域解析式完成幅值和相位的校正。在上述方法的基础上,进一步提出改进。对于时域插值法,推导了在每个采样点上插值函数和其一阶导数连续的Hermite插值算法,进一步减少了插值中的截断误差；对于频域插值算法,在利用相位差校正频率的基础上,提出了一种基于Hanning窗的改进方法。对离散傅里叶变换所得的序列的多项式变换,加快了窗函数的旁瓣衰减速度,进一步提高了测量的精度,并推导了相应的校正公式。最后在不同信号模型下进行数值仿真,验证上述电参量测量方法的可行性。结果表明,算法具备一定的测量精度和适用性,有一定的实用价值。
【关键词】：电力谐波 离散傅里叶变换 频谱泄漏 同步化算法 谱线校正
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM930
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 谐波的主要来源10-11
• 1.1.2 谐波的影响和危害11-12
• 1.2 主要的电参量测量方法12-17
• 1.2.1 基于DFT的方法13-14
• 1.2.2 ESPRIT14
• 1.2.3 普朗尼法14-15
• 1.2.4 基于ADALINE的方法15
• 1.2.5 卡尔曼滤波器15-16
• 1.2.6 基于PLL的方法16
• 1.2.7 间谐波的估计16-17
• 1.3 本文的主要内容17-19
• 2 基于DFT的电参量测量19-27
• 2.1 电网电参量的信号特征19-20
• 2.2 频谱泄漏20-21
• 2.3 抑制频谱泄漏的方法21-24
• 2.3.1 窗函数22
• 2.3.2 非同步采样数据的同步化22-24
• 2.4 电参数测量的相关标准24-27
• 2.4.1 中华人民共和国国家标准24-25
• 2.4.2 IEC61000-4-7标准25-27
• 3 基于时域插值同步化的电参数测量27-38
• 3.1 非同步采样数据的重定位27-29
• 3.2 时域插值同步化算法及其误差29-32
• 3.2.1 线性插值算法29
• 3.2.2 抛物线插值算法29-30
• 3.2.3 Hermite插值算法30-31
• 3.2.4 四阶前插算法31-32
• 3.3 数值仿真及其分析32-38
• 3.3.1 固定频率信号仿真分析32-33
• 3.3.2 变频信号仿真分析33-36
• 3.3.3 加窗同步化仿真分析36-38
• 4 基于频域谱线校正的电参数测量38-53
• 4.1 多谱线插值法38-43
• 4.1.1 多谱线插值的频率校正39-40
• 4.1.2 多谱线插值的幅值校正40-41
• 4.1.3 多谱线插值的相位校正41
• 4.1.4 几种窗函数的多谱线插值法校正41-43
• 4.2 相位差校正法43-47
• 4.2.1 相位差校正法的原理43-44
• 4.2.2 基于Hanning窗的改进相位差校正法44-46
• 4.2.3 改进相位差校正法的实现46-47
• 4.3 数值仿真及分析47-53
• 4.3.1 对比仿真分析47-49
• 4.3.2 不同频率下含高次谐波的信号仿真分析49-51
• 4.3.3 仿真结果分析51-53
• 5 全文总结与展望53-56
• 5.1 本文总结53-54
• 5.2 未来的工作展望54-56
• 参考文献56-61
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文61

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本文编号：794831