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

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771190
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0111.信号理论与信号处理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(7)
专利数量(8)
Accurate Dynamic Phasor Estimation by Matrix Pencil and Taylor Weighted Least Squares Method
矩阵铅笔和泰勒加权最小二乘法精确动态相量估计
  • DOI:
    10.1109/tim.2021.3066187
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Song, Jian;Zhang, Junhao;Wen, He
  • 通讯作者:
    Wen, He
Estimation of Damping Factor and Signal Frequency for Damped Sinusoidal Signal by Three Points Interpolated DFT
三点插值 DFT 估计阻尼正弦信号的阻尼因子和信号频率
  • DOI:
    10.1109/lsp.2019.2954792
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    IEEE Signal Processing Letters
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang Kai;He Wen;Tai Siwen;Li Guoqing
  • 通讯作者:
    Li Guoqing
Accurate Frequency Estimation by Using Three-Point Interpolated Discrete Fourier Transform Based on Rectangular Window
基于矩形窗的三点插值离散傅里叶变换精确频率估计
  • DOI:
    10.1109/tii.2020.2981542
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Wang, Kai;Wen, He;Li, Guoqing
  • 通讯作者:
    Li, Guoqing
Improved Smoothing Frequency Shifting and Filtering Algorithm for Harmonic Analysis With Systematic Error Compensation
改进的平滑移频和滤波算法,用于具有系统误差补偿的谐波分析
  • DOI:
    10.1109/tie.2019.2892664
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Zhang Junhao;Wen He;Tang Lu
  • 通讯作者:
    Tang Lu
Two Points Interpolated DFT Algorithm for Accurate Estimation of Damping Factor and Frequency
精确估计阻尼系数和频率的两点插值 DFT 算法
  • DOI:
    10.1109/lsp.2021.3059364
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Signal Processing Letters
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang Kai;Wen He;Xu Li;Wang Lanlan
  • 通讯作者:
    Wang Lanlan

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其他文献

九点变换改进FFT高精度谐波分析方法
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二值图像截断四叉树编码及快速逻辑运算方法
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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    谭霞
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高冬梅;李秀义;蔡瑜;江蓓蕾;赵俊;温和
  • 通讯作者:
    温和

其他文献

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AI技术路线图

温和的其他基金

基于改进FRF估计的电流互感器多频率动态同步测试关键技术研究
  • 批准号:
    61370014
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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梯形卷积优化窗与改进频率响应函数估计方法研究
  • 批准号:
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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