復雜電氣信號相量測量方法研究.pdf

1、電氣信號相量測量為電網(wǎng)的實時監(jiān)測提供最基本的電氣信號參數(shù)信息，在電力系統(tǒng)的同步相量測量、狀態(tài)估計、靜態(tài)穩(wěn)定的監(jiān)測、暫態(tài)穩(wěn)定的預測及控制以及故障分析等領域得到廣泛應用?，F(xiàn)有的相量測量算法在測量簡單電氣信號時，具有很高的精度；但對于頻率偏移額定值，或幅值、頻率隨時間變化的復雜電氣信號，受信號動態(tài)特性的影響，算法精度會受到嚴重影響。本文研究復雜電氣信號的測量算法，提高相量測量的穩(wěn)態(tài)測量精度和動態(tài)跟蹤速度，對電力系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測及安全穩(wěn)定運行具有

2、重要的意義。
　　本文對電氣信號進行分類和建模，總結和歸納了針對不同類型電氣信號的常用參數(shù)估計算法；在此基礎上，對幾種相量測量算法進行了研究和改進。
　　首先，研究了電氣參數(shù)估計中最常用算法--離散傅里葉(DFT)算法，深入分析了其測量誤差及產(chǎn)生原因，給出了一種基于定頻率采樣的DFT改進測量算法，并在信號頻率和幅值均隨時間變化的情況下，仿真測試了該算法的電氣參數(shù)測量性能。
　　其次，針對電氣信號中存在衰減直流分量的情況

3、，比較和分析了現(xiàn)有的最小二乘算法、三點算法和半波傅氏算法，并提出一種改進的全波傅氏算法。該算法利用基波信號相隔半個周期的兩個采樣值相加為零的原理，對信號相隔半個周波做兩次傅立葉變換，從而得到一個消除衰減直流分量的表達式。仿真驗證了改進算法的有效性。此外，針對動態(tài)信號，給出了基于自適應濾波的濾除衰減直流分量的方法，并設計了相應的自適應濾波算法。
　　再次，分析了幾種常用窗函數(shù)的頻譜特性，給出了一種測量頻偏電氣信號的基波及諧波參數(shù)的加

4、窗插值改進算法，詳細推導該算法的計算公式，并仿真驗證了算法的準確性；針對時變動態(tài)電氣信號，研究了基于卡爾曼濾波器的基波及諧波參數(shù)估計算法。
　　最后，提出一種基于S變換和TT變換的諧波、間諧波分析方法。S變換是一種加時窗傅里葉變換時頻可逆分析方法，具有良好的時頻特性；TT變換是S變換的一種傅里葉逆變換，是一維時間序列的二維時時表示。該方法利用TT變換對信號高頻分量的放大作用，結合插值算法做穩(wěn)態(tài)諧波、間諧波測量，解決電網(wǎng)中高頻諧波及