【正文】
earch and ApplicationAbstractWith the rapid development of electric power system, power grid capacity is continuously increasing, and structure is plicated, electric power system in realtime monitoring, dispatching automation bees very important, and a data acquisition and automation of the important link, especially how to accurately and rapidly acquisition system simulation of all power, has been the focus of electric power workers. Ac sample of good realtime performance, phase distortion is small, less investment, easy to maintain, accordingly more and more attention by people. Especially along with the puter and integrated circuit technology development, the ac sample original difficult as plex algorithm and improve precision difficult, the speed of the A/D high demand has gradually be overe, so it presents to replace the trend of the sampling dc. Therefore, this paper introduces the power system monly used in ac sample algorithm such as root mean square algorithm, recursive least square method, all the ZhouBoFu leaves algorithm and so on, and analyzes its characteristics, to make the right choice to use the occasion. And in FFT algorithm, wavelet transform and in recent years was introduced into exchanges in the field of sampling algorithms BP neural network algorithm in detail description and simulation. Keywords: Sampling algorithms。交流采樣實(shí)時(shí)性好、相位失真小、投資少、便于維護(hù),因此越來越受到人們的重視。特別是隨著計(jì)算機(jī)和集成電路技術(shù)的發(fā)展,交流采樣原有的困難如算法復(fù)雜、提高精度難、對(duì)A/D的速度要求高等已逐步得到克服,所以它呈現(xiàn)出取代直流采樣的趨勢(shì)。 FFT。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),電力參數(shù)的數(shù)據(jù)采集是必要內(nèi)容,而其計(jì)算方法更是決定數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確可靠的重要因素[1]。其中,電力參數(shù)的精確測(cè)量是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),根據(jù)這些參數(shù)才可判斷電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行質(zhì)量,乃至于電網(wǎng)中的故障或隱患,因此如何快速、準(zhǔn)確地采集和監(jiān)控各種電力參數(shù)顯得尤為重要[6]。交流采樣是把交流量轉(zhuǎn)化為177。監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制,而數(shù)據(jù)采集又是實(shí)現(xiàn)這一功能的最重要和最基本的環(huán)節(jié),尤其是如何準(zhǔn)確快速地采集各個(gè)模擬量,一直是人們所關(guān)注的問題。但直流采樣方法存在著以下一些不足[8]:1)具有較大的時(shí)間延遲,難以及時(shí)反應(yīng)被測(cè)量的突變,為了提高響應(yīng)速度,變送器的時(shí)間常數(shù)必須特殊設(shè)計(jì),因而不宜普遍使用;2)變送器測(cè)量諧波有誤差;3)監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量精度直接受變送器的精確度和穩(wěn)定性的影響。從通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)來看,交流采樣法正在逐步代替直流采樣。其中正弦模型算法主要有最大值算法、單點(diǎn)算法、半周期積分法、兩點(diǎn)采樣等;非正弦模型算法有均方根算法、付里葉算法等,各種算法都有其優(yōu)缺點(diǎn),在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也不相同[9]。U= (24)其中=ωt+ψ)+ ωt+ψ120176。)] = =3 (25)同理 I=P=[()+()+()]Q=(++) (26)其中 ()+()+()= [cos(φ+30o)cos(φ+150o)]=3sin(φ+90o)sin60o=3 cosφ=9P (27) ++=cos(φ90o)=3 sinφ=3Q (28) 半周期積分法設(shè)u=sinωt,T= (29)則A==== (210)把積分離散化,有A= (211) (212)其中 N為半周期中采樣點(diǎn)數(shù)。其基本思想是依據(jù)周期連續(xù)函數(shù)的有效值定義,將連續(xù)函數(shù)離散化,從而得出電壓、電流的表達(dá)式: (217) 遞推最小二乘算法 在通信電源的實(shí)際運(yùn)行中,電網(wǎng)存在諧波,同時(shí)還會(huì)有各種瞬時(shí)干擾,如高頻開關(guān)干擾等,因此在編制交流采樣軟件時(shí),一般均需與某種濾波算法相配合,才能達(dá)到較準(zhǔn)確的測(cè)量各種正弦與非正弦交流信號(hào)的目的。 (220)式中x1= ;x2= 將(4)式用離散時(shí)間形式表示為=H(k)X(k) (224)遞推矩陣的初始值可選為 (225)P(0)=C2I式中C2為一充分大的常數(shù),通常取C2=104?;妷悍? (230) 遞推付里葉算法 參考全周波付氏算法,可得到遞推計(jì)算各次諧波實(shí)部、虛部的表達(dá)式[31] (231)遞推開始時(shí)取 u(kN)=0,當(dāng)k>N時(shí)再計(jì)及u(kN),這種方法的計(jì)算數(shù)據(jù)仍是最近 1個(gè)周波的。設(shè)輸入模式向量XK為 其中 為采樣周期, 為角頻率。n個(gè)采樣周期就有n個(gè)訓(xùn)練對(duì)。 (236)然后利用這一周期最后得到的權(quán)向量調(diào)整值,重復(fù)進(jìn)行新的一輪訓(xùn)練。 n 163。因此,對(duì)于一些相當(dāng)大的N值(如1024)來說,直接計(jì)算它的DFT所作的計(jì)算量是很大的[15]。即比直接計(jì)算少作一半乘法。(DIT)的FFT算法設(shè)序列長度為,L為整數(shù)(如果序列長度不滿足此條件,通過在后面補(bǔ)零讓其滿足)。利用旋轉(zhuǎn)因子的周期性,有:,則后半段的DFT值表達(dá)式: (k=0,1,…,N/21) (33)所以后半段(k=N/2,…,N1)的DFT值可以用前半段k值表達(dá)式獲得,中間還利用到,得到后半段的值表達(dá)式為:(k=0,1,…,N/21)。令,則有:這樣,也可以用兩個(gè)N/2點(diǎn)DFT來組合成一個(gè)N點(diǎn)DFT,組合過程如圖32所示。同理可以把第m級(jí)蝶形的N個(gè)輸出值直接存放在第m1級(jí)蝶形輸出的N個(gè)存儲(chǔ)單元中,這樣從第一級(jí)的輸入x(n)開始到最后一級(jí)的輸出X(k),只需要N個(gè)存儲(chǔ)單元。依次類推,對(duì)于M級(jí)蝶形,旋轉(zhuǎn)因子的指數(shù)為r=,J=0,1,2,3,……,這樣就可以算出每一級(jí)的旋轉(zhuǎn)因子。其中本程序使用的“反向進(jìn)位加法”。其循環(huán)變量為I,I用來控制同一種蝶形結(jié)運(yùn)算。最外層循環(huán),用循環(huán)變量M來控制運(yùn)算的級(jí)數(shù),M為1到L,步進(jìn)值為1,當(dāng)M改變時(shí),則LE1,LE和系數(shù)U都會(huì)改變。 %求的x長度對(duì)應(yīng)的2的最低冪次nN=2^n。 %每一級(jí)中組的個(gè)數(shù) Interval_of_Group=N/2^m。 %旋轉(zhuǎn)因子 for g=1:Num_of_Group %“組”循環(huán)開始 Interval_1=(g1)*Interval_of_Group。 %“組內(nèi)”序列的下標(biāo) xn(k+Interval_1)=xn(k+Interval_1)+xn(k+Interval_2)。 %碼位倒置步驟2:將碼位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后翻轉(zhuǎn)for i=1:N Xk(i)=xn(n2(i)+1)。m=1:8;N=8x1=DIF_FFT(xn,N)x2=fft(xn)x3=abs(x1)。subplot(3,1,1)stem(m,xn)。title(39。經(jīng)過DIF_FFT后得到的頻譜的相位39。)subplot(3,1,2)stem(m,x4)。title(39。從圖中也可以看出有限長序列通過FFT后得到的頻域?yàn)殡x散的。所以在主程序中,輸入序列必須給出才能進(jìn)行FFT變換。fft[xn]Ans= Columns 1 through 6 + + Columns 7 through 8 兩者結(jié)果相同,故編寫的程序正確。小波變換的誕生,正是為了克服經(jīng)典傅立葉分析本身的不足。 L2 (R) 進(jìn)行的一種線性分解運(yùn)算: 對(duì)應(yīng)的逆變換為:小波變換有如下性質(zhì)[24]: 1)小波變換是一個(gè)滿足能量守恒方程的線形運(yùn)算,它把一個(gè)信號(hào)分解成對(duì)空間和尺度(即時(shí)間和頻率)的獨(dú)立貢獻(xiàn),同時(shí)又不失原信號(hào)所包含的信息; 2)小波變換相當(dāng)于一個(gè)具有放大、縮小和平移等功能的數(shù)學(xué)顯微鏡,通過檢查不同放大倍數(shù)下信號(hào)的變化來研究其動(dòng)態(tài)特性; 3)小波變換不一定要求是正交的,小波基不惟一。 離散二進(jìn)小波變換在實(shí)際應(yīng)用中,常常要把連續(xù)小波變換離