面向包络提取的加窗泰勒-傅里叶变换及其在电压闪变检测中的应用研究

基本信息
批准号:61771190
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:温和
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:程栋,唐璐,欧阳博,张军号,杨会平,陈倩文,李橙橙,刘文
关键词:
信号估计参量检测参数估计非参量估计波形估计
结项摘要

Envelope extraction is one of the key step of the voltage flicker detection and also an important prerequisite for evaluation and improvement of the power quality, which has become the focus of current research. However, due to the influence of the noise, harmonics, inter-harmonics and multi-frequency modulation, the existing methods of envelope extraction and voltage flicker detection cannot satisfy the requirements of accuracy, anti-noise, and real-time simultaneously. This project studies the windowed Taylor-Fourier transform (WTFT) for envelope extraction and its application in flicker detection, which includes: ①The new adjustable time-domain window will be presented by using the cross convolution, and the WTFT based on the new window will be proposed to suppress the spectral leakage and combined interference; ②The envelope extraction model based on the WTFT with its rapid computation matrix will be presented; ③The noise robustness detection of voltage flicker will be proposed based on the WTFT, and the relationship between the accuracy and stability of the propsed method will be illustrated; ④The test platform of voltage flicker detection will be designed and built based on the DSP, and the correctness of the theoretical method will be verified by the practical test. The proposed envelope extraction model and voltage flicker detection method will feature several significant improvements over the presence method including noise robustness, accuracy, and real-time implementation, which will provide a new approach for the power quality monitoring. Moreover, the proposed WTFT can be used in several fields, e.g., carrier communication and fault diagnose, which will be an important supplement of the available time-frequency analysis tools.

包络提取是电压闪变检测的关键步骤,也是评价和治理电能质量问题的重要前提,已成为国内外研究的重点。但受噪声、谐波、间谐波和多频率调制等影响,现有包络提取及闪变检测方法在抗噪性、准确性和实时性之间不能兼顾。本项目研究面向包络提取的加窗泰勒-傅里叶变换(WTFT)及其在电压闪变检测中的应用,包括:①提出基于时域混合卷积的新型软时域窗,建立基于新型软时域窗的WTFT算法,减少包络提取中的频谱泄漏与混叠;②构建基于WTFT的信号包络提取模型及其快速变换矩阵,提高包络提取的实时性;③建立噪声稳健的基于WTFT的电压闪变检测方法,阐明其准确度与稳定性的内在关系;④构建基于DSP的电压闪变检测平台,验证理论成果的正确性。本项目成果将提升包络提取及电压闪变检测的噪声稳健性、准确性和实时性,为电能质量监测提供新的实现途径;所建立的WTFT算法也可用于载波通信和故障诊断等领域,将成为现有时频分析方法的重要补充。

项目摘要

电压闪变是指人对电压波动所引起的照明异常(如灯光闪烁)的视觉感受。在电能质量监测中,包络提取是电压闪变检测的关键步骤,即用平滑曲线勾勒出信号极端幅值,以描述电压波动或幅值变化的特点和全部调制信息。包络提取是电压闪变检测的关键步骤,也是评价和治理电能质量问题的重要前提。国内外已经发展了十余种信号包络提取和闪变检测方法,但当前这些方法均难以同时满足非稳态情况下的抗噪、准确、快速检测要求。非稳态情况下进行信号包络提取与闪变检测所面临的挑战主要包括:包络频谱泄漏与混叠问题、抗噪性与实时性的矛盾。项目组研究构建了基于时域混合卷积的新型软时域窗,提出了加窗泰勒-傅里叶变换(WTFT),减少包络提取中的频谱泄漏和混叠;建立了基于WTFT的信号包络提取模型及其快速实现方式,改善包络提取的实时性;建立了噪声稳健的基于WTFT的闪变检测方法,确定其计算复杂度和噪声稳健性,提高了包络提取过程的抗噪性;构建基于DSP的闪变检测平台,验证了理论研究的正确性;通过进一步总结、提炼,形成了基于WTFT的非稳态信号包络提取与闪变检测方法,在国内外高水平学术刊物和会议上发表学术论文23篇,其中SCI收录论文14篇(其中13发表在IEEE Transactions),中文一级学报2篇,国际会议论文7篇;申请发明专利8项,全部获得授权。项目成果将提升现有信号包络提取和闪变检测方法的噪声稳健性、准确性和实时性,为检测和判别电压波动与闪变等电能质量事件、改善和提高电能质量等提供科学依据。同时,本项目的研究对研制具有我国自主知识产权的高端智能电网电能质量监测设备提供重要的理论依据和实践经验,具有重要的实际意义和可预期的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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