基于非對稱窗相位差法的容性設備介損角測量方法

劉勝軍　段志國　馮正軍　沈辰　喬紅軍

摘 要：介損角是衡量高壓容性設備的重要參數，針對現有的測量方法，基于傅里葉變換加窗截斷產生頻譜泄漏嚴重影響相位的不足，文章提出來一種基于非對稱窗相位差法的介損角測量方法。通過仿真實驗驗證該方法能夠有效地計算介損角，且計算精度高，適合現場使用。

關鍵詞：介損角；非對稱窗；相位差；測量

1 概述

傳統的基于傅里葉變換的相位測量方法，由于加窗截斷產生的頻譜泄漏嚴重影響相位測量精度[1-3]。多相位快速傅里葉變換（MPFF

T）等算法能夠減少這類誤差，與傳統的傅里葉變換相比，一定程度上抑制了頻譜泄漏。但上述算法的測相精度均受到信號頻偏的影響，產生相位測量誤差，且不同頻偏下所產生的相位測量誤差也不同，導致相位差測量結果不準確[4]。基于以上原因，文章提出了一種基于非對稱窗相位差法的介損角測量方法，給出了非對稱窗函數的構成，并通過仿真實驗，在基波頻率波動對介損角的影響和白噪聲對介損角測量的影響三方面情況下，通過運用文章所提方法、加Blackman窗法[5]和加Hanning窗法[6]對比分析了介損角的計算結果，實驗結果表明文章方法計算精度高，適合現場使用。

2 非對稱窗相位差理論

2.1 非對稱窗函數

3 仿真實驗與結果分析

3.1 仿真模型

模擬容性設備經常采用電容串聯電阻和電容并聯電阻兩種模型，其對應的介損角計算公式分別為：

3.2噪聲對介質損失角計算結果的影響

介損角的測量現場不免會受到噪聲的干擾，包括大量的電磁干擾等。本節討論不同信噪比下的介損角計算結果，結果如表1所示。

4 結束語

文章針對現有計算介損角的不足，提出了基于非對稱窗相位差法的介損角測量方法。通過仿真實驗，從基波頻率波動和白噪聲對介損角測量的影響兩方面，采用文章所提方法、加Blackman窗法和加Hanning窗法分析介損角的計算結果。實驗結果表明文章所提的基于非對稱窗相位差法的介損角測量方法計算精度高及其有效性。

參考文獻

[1]王楠，律方成，劉云鵬，等.自適應廣義形態濾波方法在介損在線監測數據處理中的應用研究[J].中國電機工程學報，2004，24（2）：

161-165.

[2]徐志鈕.噪聲對介損角正切計算結果的影響[J].電力自動化設備，2013，33（11）：69-74.

[3]張敏，唐鋒，王向朝，等.二位快速傅立葉變換干涉圖相位提取誤差分析[J].中國激光，2013，40（3）.

[4]郭靖.一種改進的APFFT算法及其在多頻EIT系統中的應用[D].長沙：國防科學技術大學，2010.

[5]王永強，謝軍，律方成.基于 Blackman 自卷積窗及三譜線插值修正的介質損失角計算方法[J].電力自動化設備，2015，35（6）：143-

148.

[6]鄧誼柏，徐勇，李海波，等.基于 Hanning 窗插值 FFT 的介損測量裝置設計[J].科技導報，2010，28（5）：96-100.