TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.7, July 201 4, pp . 5078 ~ 50 8 5   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i7.494 2          5078     Re cei v ed O c t ober 2 4 , 201 3; Revi se d March 23, 201 4 ;  Accepte d  April 2, 2014   A Harmonic Analysis Method Based on Harris Window  for Digital Substation      Luo Han w u * 1 , Jiang Guo y i 2 , Li Fang 3 , Kang  Kai 4     1,2, 4 East Inner Mong oli a  Elect r ic Po w e r L i mited  Com pan of State Grid, Hohhot 01 00 20, Chin a   3 Hena n Po w e Comp an y of State Grid, Z hen gzho u, 450 05 2 ,  China   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l w h u-li u y a n g @ w hu. edu.cn 1       Ab stra ct   Accurate a nd  efficient h a rmo nics an alysis  i s  an i m p o rtant  pre m ise  a nd  b a sis  for control ling th e   har m o nics in  power system The sampli ng f r equency  of the grid  voltage and  curre nt in  digit a l s ubstation  nor mal l must  be a  co nstant  valu e as r e q u ir ed by  t he st an dard  of IEC6 18 50, thus  async h ron ous s a mpl i n g   cause d  by the  fluctuatin g gri d  frequ ency a nd this  co nsta nt sampli ng fr equ ency w ill r e sult in s pectr al   leak age  a nd  a liasi ng w h ich  w ould  affect the  accuracy  o f  har mon i c a n a lysis. In th is  pap er, a  dou b l e- spectru m -li ne i n terpo l atio n F a st F ourier T r ansform  ap pro a c h  base d  on  multi-ter m  Harris  w i ndow  for gri d   freque ncy  and  har monic   me asure m ent w a s pro pose d , a nd  th e si mpl e   and  practic a l  a d just me nt for m ula s   for the frequ e n cy, amplit ude  and p has e a ngl e w e re  der ived by c u rve  fitting. T he correctness  an d   effectiveness  o f  the pro pos ed  method  w e re  valid ated  by si mu lati on  and  fi eld test. T h e  p r opos ed  metho d   has hi gher acc u racy in b o th the an alysis of the har m onic a m p litu de an d p hase a ngl e as  compar ed w i th th e   conve n tio nal w i nd ow ed  meth od a nd, is  mor e  ap plic ab le  to  the h a rmon i ana lysis i n  the   situatio n of d i gi tal   substation.     Ke y w ords ha rmo n ic a nalys i s , DF T ,  spectrum l eak age, H a rris w i ndow     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  The a ccu rate  and efficie n t detectio n  of powe r  syste m  harm oni c ha s great si gnificance to  the ha rmo n ic so urce  lo ca tion, ha rmoni cont ro lling,  safe  an d e c on omic op e r ation  of p o w er  system. The  pre s ent ha rm onic d e tectio n method s in clud e ze ro -crossing te chni que [1], Taylor  detectio n  me thod [2], wa velet tran sfo r m [3],  lea s t  sq uare met hod [4 -5], Neural  net work  techni que [6 -7] and  Di screte Fou r ie Tran sfo r m (DFT) [8 -9]. Ha rmoni c p a ra meters  could  be  cal c ulate d  a c curately  by harm oni c a nalysi s  ba se d on  DFT i n  co ndition s of syn c hro nou sampli ng.  Wh ile in a c tual  p o we system,  the sy st em freque ncy i s  u s ually flu c tua n t co ntinuou sly,  and thi s  will  make it  difficult to reali z sync hro nou sampli ng eve n  usi ng the  p hase lo cked l oop  techni que [10 ]. The standa rd IEC 6185 0 [11] for di gital sub s tatio n  provide s  th at the sampli ng  rate of di gital  sign al mu st b e  20, 4 0 , 80  or 2 00 time the po we r sy stem fun dam ental fre que n c y.  Hen c e, the f l uctuatin g gri d  freq uen cy and thi s   co nstant  sam p l i ng fre quen cy will re sult  in  asyn chrono u s  sa mpling,  and this  will  cau s e the  fence effe ct and sp ect r um lea k age  [12]   unavoid ably  whe n  u s ing  the DFT t o  analy z h a rmo n ic. At  pre s e n t, the   win d o w ed  and  interpol ation   FFT al gorith m  is u s ually  a dopted  to  re stra in th e fen c e effect  and  spectrum l e a k age  and, the wid e ly used  win dow fun c tion s incl ude Bla c kman  windo w, Han n ing  wind ow, Nuttall   wind ow [13 - 1 4 ] and so on . The side -lo be ch arac te ri stics of these  windo w fun c tions, ho wev e r,  are not ide a l and the effect s of re straini n g spe c tru m  le aka ge ne ed to be improve d .   In  this pap er,   the Harri s  windo w which has  better si d e -lob sup p ressing  chara c teri stics  is a pplie d, an d the  sid e -l o be p e rfo r man c e i s  i m pr ove d  furth e by i n crea si ng  the  order of  Ha rris  wind ow fun c tion to inhibit the spectru m  leaka ge more effectiv ely. The simple and practical   adju s tment fo rmula s  of the  freque ncy, a m plitude  a n d  pha se a ngle  are d e rive by curve fittin g The digital si mulation of complex  p o we r sign als  an d   the harm oni a nalysi s  of the  a c tual sig nal  are  presente d  in thi s  p aper.  The  e x perime n tal  results sho w  that in  the  co ndition of  asyn chrono u s   sampli ng  a nd n on-i n teg e r-peri od t r un cation, th e p r opo sed  algo ri thm ca n b e  u s ed  to calcul ate the fundam en tal frequen cy, harmoni c a m plitude an d  phase a ngle  more accu ra tely  and effectivel y.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Harm onic  Analysis M e thod Based o n  Harri s  Win d o w for  Digital Substation  (L uo Ha nwu)  5079 2. Spectrum  Leaka ge due  to No-s y n chronous Sam p ling  Whe n  the total sampli ng time is not an  integer  multi p le of the act ual sig nal cy cle (i.e.   asyn chrono u s  samplin g),  burrs  will a p p ear in  t he p o s t-sampli ng  signal d ue to t he fact that  DF T   will  repe at th ese  samplin g  data  to fo rm  a  co ntinuou cycle   wave form, a s  ill ustrated i n  Fi gu re  1(b ) . While i n  con d itions  of synch r on o u s samplin g, this pheno menon  woul d not appea r (as  sho w n in  Fig u re 1 ( a )). Th e appa re nt discontinu o u s  burrs in  Figu re 1 ( b)  will sprea d  into th e   freque ncy  sp ectru m , and result in the so calle d sp ectrum lea k ag e  phenom eno n. Figure 2 i s  the  freque ncy  sp ectru m  of th e asyn ch ron ous  sam p lin g sig nal sho w n in Fi gure  1(b ) , the a c tual  spe c tru m  i s   pre s ente d  by  the da sh ed  line. In  co ndition s of a s ynchro nou s sam p ling, t he  freque ncy sp ectru m  will b e  located at  both side s of  the real spe c trum lin e, su ch a s  the line  k 1   and  k 2  in Fi g u re 2.  Windo wed fun c tion  can  sup p re ss the lon g -ra nge fre que ncy leakag e (a sho w n i n  Fig u re 1 ( c)) by  eliminating th e sig n ifica n t discontin uou s burrs, a nd i n terpol ation  can  sup p re ss the sho r t ran ge spectral lea k a ge.            Figure 1. Asynch ron o u s  an d Synchrono us  Sampling of the Same Sig nal   Figure 2. Fre quen cy Spect r um of  Asynch ro nou s Samplin g Signal       3. Multi-term  Harris  w i ndo w s   3.1. Ideal Charac teris t ics  of Windo w   Function    An ideal  wind ow fun c tion n eed s to satisf y the followin g  co ndition s: 1) Th e wi dth  of the  main  side -lo b e  mu st b e  a s  sm aller a s   p o ssible  to g u a rante e   high   freque ncy  re solutio n ; 2 )  T h e   pea k level  of  sid e -l obe  m u st b e   as lo wer  as po ssibl e  to  en sure  g ood  ability of  noi se  dete c ti o n   and inhi biting ; 3) The atte nuation  rate  of side -lob e should b e  larg e enou gh. A wind ow fun c ti on   that meets t he ab ove th ree  crite r ia  can elim in ate  the sp ect r u m  lea k age  a nd fen c e eff e ct  con s id era b ly. However, these  crite r ia a r e usually  co ntradi ctory a nd non of the cu rrently use d   wind ow fun c t i ons  ca n sat i sfy these th ree  crite r ia  simultan eou sl y. So the key probl em  in  desi gning th e  windo w fun c tion is to bala n ce the mai n  lobe with the  side -lob e perf o rma n ce.  The ch ara c te ristic a nd pro c e ssi ng re qui reme nt s of the signal a r e the key facto r s to be   con s id ere d  fo r the  choi ce  o f  windo w fun c tion. Fo exa m ple, if only the det e c tion accuracy of  the  sign al freq ue ncy is of the  most con c e r ned th an th at of the sig nal amplitu d e , su ch a s  the   measurement  of the natural frequ en cy of a sign al, a  recta ngul ar  wind ow i s  sui t able due to t h e   fact that the width of the  main lobe i s  narrow to  b e  disting u ish ed ea sily. If  the sign al to  be   analyzed ha s narrow b and width an d strong interfe r e n ce n o ise, the wind ow fun c tion with  sm all  side -lob e sh o u ld be cho s e n .   As for the  a nalysi s  of vol t age a nd  cu rrent  sig nals t hat contain  variou s ha rmo n ics in   power  syste m  ca used by  the acce ssin g of num erou s no nline a r l o ads, m o re  attention  sho u ld  be  paid to the si de-lo be cha r a c teri stics in choo sing the  wind ow fun c ti on.    3.2, Multi-ter m  Harris Wi ndo w   Harri s  win d o w  is a combi nation of co sine  win dows,  and the gen eral exp r e ssi on is a s   following:  0 10 0 20 0 300 400 50 0 60 0 -1 0 1 N A m pl i t ude ( a ) S y n c hr onou s   S a m p l i n g 0 10 0 20 0 300 400 50 0 60 0 -1 0 1 N Am p l i t u d e ( b ) A s y n c h rono us  S a m p l i n g 0 10 0 20 0 300 400 50 0 60 0 -5 0 5 N A m pl i t ude (c ) W i nd ow e d  A s y n c h ro nous  S a m p l i n g 0 20 40 60 80 10 0 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 F F T  of  t he s i n e  w a v e F r equ enc y ( Hz ) A m p lit u d e A c t ual  s pec t r al  c o n t e n t  k 0 S pec t r al  Lea k ages M a x i m u m   s pec t r a l  l i nes  k 1 T he s e c ond l a rge s t  l i nes   k 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 7, July 201 4:  5078 – 50 85   5080 0 2 () ( 1 ) c o s ( ) , 0 , 1 , , 1 K m m m wn b m n n N N  K         (1)     22 22 sinh ( ) ,1 m m bm m                            (2)    1 0 1 2 m m cb b                                             (3)     0 0 2 m m bb aa cc                                  (4)    Coeffici ents  b m   of Harri s wi ndo w functio n  are sho w n i n  Table 1.     Figure 3  and   Figure 4  sh o w  the tim e -d o m ain a nd fre quen cy cha r a c teri stics of t he 5 - , 7-   and 9-te rm  Harri s  wind o w  functio n respe c tively.  It can be se en that the better sid e -l o d e   perfo rman ce  can b e  obtain ed by increa si ng the term o f  Harri s wi ndo w functio n     Table 1. Co efficients of Harris  Windo Terms   b 0   b 1   b 2   b 3   b 4   b 5   b 6   b 7   0.3499   0.4850   0.1501   0.0150   0.3136   0.4661   0.1844   0.0339   0.0020         0.2867   0.4468   0.2070   0.0530   0.0063   0.0002       0.2657   0.4285   0.2217   0.0705   0.0125   0.0010   2.40E-05     0.2487   0.4117   0.2313   0.0857   0.0198   0.0026   1.52E-04   2.40E-06       Figure 3. Harris  Windo w in  Time domain   Figur e 4. Fre quen cy Ch aracteri stic of  Harri Wind ow      Table 2 give s the com p a r ison of si de-l obe pe rform a nce b e twe e n  Harris  wind ow with  other re gula r  windo ws. It can be le arn ed that Harri s  wind ow fun c tion s are of  good sid e -lo be  cha r a c t e ri st ic s.                   0 10 20 30 40 50 60 -0 . 2 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 H a r r i s   W i nd o w  i n   T i m e  do m a i n    w ( n)     5t er m  H a r r i s 7t er m  H a r r i s 9t er m  H a r r i s 0 100 200 300 400 500 - 200 - 150 - 100 -5 0 0 F r equenc y  B i ns  ( K )   F r equenc y  Res p ons of  Har r i s   W i ndow     W ( K)         5ter m   7ter m   9ter m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Harm onic  Analysis M e thod Based o n  Harri s  Win d o w for  Digital Substation  (L uo Ha nwu)  5081 Table 2. Co m pari s on of the  Side-lob e  Performa nce of Multi Windo w Function w i ndo w t y pe   side lobe level (dB)  asymptotic decay (dB/oct)   Hanning  -32   18  Black- har r i s - 9 Nuttall -82.6   30  3-term R-V   -46.8   30  4-term R-V   -61   42  5-term R-V   -82.6   54  6-term R-V   -88   66  7-term R-V   -101.1   78  8-term R-V   -114   90  9-term R-V   -126.8   114  6-term Harris   -130.9   24  7-term Harris   -156.7   18  8-term Harris   -182.7   12  9-term Harris   -209       3.3. Harmoni c Analy s is M e thod  Bas e d  on Multi-te r m  Harris Wi ndo w     The specifi c   step s of the harm oni c ana lysi s metho d  based on mul t i-term Harris windo prop osed i n  this p ape r a r e :  Firstly, the  samp l ed  discrete  sign al is wind owed to  obtain  a dat a   seq uen ce  with finite length; Secon d ly, DFT is  used  to analyze th e data se que nce to get th discrete  spectrum of the  windo wed  sig n a l; Finally,  the amplitud es  of the two  sp ectral  line s  th at  are the  close s t to the actu al spe c tral lin e are inte rpol ated.    Take  the  spe c trum  sh own  in Figu re 2  a s   an  exampl e ,  the actu al spectral line  is  k 0 , and   th e  tw c l ose s t line s  ar k 1  and   k 2 and th e a m p litudes of th ese  two  line s  a r e   y 1  an d   y 2   respe c tively.  Two pa ram e ters a r e introd uce d  as:     01 21 0. 5 21 yy kk yy                             (5)     After getting   the value  of  β , para m eter  α   c a n b e  res o lve d  b y  us in g  th e le as s q ua r e   curve  fitting  method to  p e rform  polyn omial a ppr oximation, an d t he fre que ncy ,  amplitude  a n d   pha se an gle  of the comple x harmoni c si gnal can be o b tained ultim a tely.  The ab ove si mple and  pra c tical a d ju stment  formul a s  for the fre q uen cy, amplitude an pha se a ngle  derived  by po lynomial ap proximati on an d dou ble pe a ks li ne  corre c tion method  are   suitabl e to general win d o w  functi o n s. For exampl e, param eter  α   of the   9-term Harris  win dow  can b e  ded uced as:     35 = 5 . 931 + 0 . 729 + 0 . 3 2 7                        (6)     The adju s tme n t formula s  of the 6-term  Harri s wi ndo are:     01 (0 . 5 ) f kf                                      (7)    12 4 ( 1 2) ( 1 0. 39 6 . 26 19 . 9 9 ) AN y y          (8)     arg ( ) ( ( 1 ) 0 . 5 ) ( 1 , 2 ) i i Xk f i            ( 9 )       4. Simulation Verificatio ns   The time-d o m ain expression of the sig nal used in si mulation is:     11 1 1 () s i n ( 2 ) ii i xt A f i t                        (10 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 7, July 201 4:  5078 – 50 85   5082 Whe r f 1 =5 0.5Hz is the fu ndame n tal freque ncy of  the power sy stem, and the sampli ng   freque ncy i s   10kHz a s  p r o v ided in IEC6185 0. The t r un cated  dat a length   N  i s  2048, i.e. 1 0 . 34  fundame n tal   cy cle s ,  t o   g u a rante e  a s yn chrono us sa mpling. Th amplitude   A i   and p h a s θ i   of  each harmoni c are  sho w n i n  Table 3.       Table 3. Para meters of the Harmoni c Sig nals  harm oni c   1 2 3  6 7  10   11   A i  (V θ i  (º)   220   0 . 05  4.4   39   10   60. 5   12 - 5 2. 2.1   146   3.2   97   1.9   56   2.3   43. 1   0.8   -19   1.1   4.1       The inp u t sig nal  x ( t ) i s  p r o c e s sed respe c tively by 3-t e rm  Nuttall windo w, 5- a n d 6-te rm  Rife-Vin ce nt wind ow, 6-,  7-, 8 and 9-term Ha rri s wind ow. The  discrete sp ectru m  ca n be  obtaine d by FFT. Then th e freque ncy, amplit ude a n d  pha se angl e of each ha rmoni c can b e   cal c ulate d  according to the  double  spe c t r um line inte rpolation form ula of the win dow fun c tion.    The ado pted  adju s tment fo rmula fo r Nut t all  windo w a nd R-V  wind ow are prese n ted in   Referen c e [1 3] and  [14]  re spe c tively. T he  simula tio n  re sult s a r shown in  Ta ble 4  and  Ta bl e 5.  Whe r D Ai  an D φ i  are the  relative devia tion betwe en  the  mea s ure d  amplitud e a nd pha se  an gle   of each h a rm onic  with th e  actual  value  re spe c tively;  D f i s  the  rel a tive deviatio n  between  th e   measured val ue of fundam ental frequ en cy with the actual value.       Table 4. Co m pari s on s of Relative Erro rs  in Calculatin g Amplitude a nd Fre que ncy   Window   ty p e   D f 0   D A 1   D A 2   D A 3   D A 4   D A 5   D A 6   D A 7   D A 8   D A 9   D A 10   D A 12   Nuttall(III- 4)   3.E-8   9.E- 5.E- 5.E- 3.E- 2.E- 4.E- 4.E- 6.E- 5.E- 5.E-7  1.E-6   5-term R-V   3.E- 10  1.E- 7.E- 4.E- 3.E- 1.E- 2.E- 5.E- 7.E- 8.E- 4.E-8  8.E-9   6-term  Harri s   2.E-7   3.E- 7.E- 2.E- 3.E- 4.E- 3.E- 2.E- 2.E- 1.E- 3.E-8   9.E- 10  7-term  Harri s   2.E- 11  2.E- 2.E- 5.E- 1.E- 2.E- 2.E- 2.E- 1.E- 1.E- 5.E-8  1.E-8   8-term  Harri s   5.E- 12  1.E- 1.E- 3.E- 7.E- 1.E- 2.E- 1.E- 7.E- 7.E- 4.E-8  4.E-9   9-term  Harri s   4.E- 13  8.E- 9.E- 1.E- 5.E- 8.E- 5.E- 9.E- 5.E- 3.E- 3.E-8  2.E-9       Table 5. Co m pari s on s of Relative Erro rs in Calculatin g Phase An gl Window   ty p e   D φ 1   D φ 2   D φ 3   D φ 4   D φ 5   D φ 6   D φ 7   D φ 8   D φ 9   D φ 10   D φ 11   Nuttall(III- 4)   9.E- 5.E- 5.E- 3.E-7   2.E- 4.E-6  4.E-8  6 . E - 7  5.E-6   5.E- 1.E- 5- te r m  R - 9.E- 8.E- 5.E- 9.E-7   2.E- -2.E -6  -6.E -7  8 . E - 6  -4.E -6   -5.E- 3.E- 6- t e rm   Ha r r is   1.E- 8.E- 4.E- -1.E -6   -2.E- 4.E-7  2.E-7  9 . E - 8  7.E-7   -3.E- 1.E- 7- t e rm   Ha r r is   -9.E- -3.E- -6.E- -4.E -8   1.E- -1.E -7  -6.E -8   -7.E- -3.E -7   2.E- -7.E- 8- t e rm   Ha r r is   2.E- 5.E- 5.E- -5.E -9   -1.E- 1.E-9   6.E- 10   3.E- 10   5.E-9   -3.E- 9.E- 9- t e rm   Ha r r is   -2.E- -5.E- -3.E- -8 .E- 11   -5.E- -5.E- 10   -1.E- 10   -8.E- -9.E- 10   4.E- -2.E-     The cu rve s  of the measu r e m ent errors o f  amplitude a nd pha se a n g l e are sho w in  Figure 5 and  Figure 6 re sp ectively.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Harm onic  Analysis M e thod Based o n  Harri s  Win d o w for  Digital Substation  (L uo Ha nwu)  5083       Figure 5. Co mpari s o n s of  Relative Errors of  Harmoni c Am plitude   Figure 6. Co mpari s o n s of  Relative Errors of  Harmoni c Ph ase Angl e       As  can  be  seen f r om th e  above  results that  th ca lculatio n e r ro r of th e fun d a mental  freque ncy u s i ng 9-te rm Ha rri s win d o w  interpol ation i s  4×10 -13 , and the cal c ulat ion error of t h amplitude  an d ph ase a ngl e of fun dame n tal compo n e n t are  8 × 10 -8  and 2×10 -8  res p ec tively. The  cal c ulatio n error  of the  am plitude a nd p hase of 11   ha rmoni c a r 2 × 10 -9  a nd 2 × 10 -7  res p ec tiv e ly.  The a c cura cy of the harmonic  analy s is usi ng  Harri s win d o w  is several ord e rs  of magni tude   highe r tha n  t hat of the  Nut t all wind ow a nd R-V  wi nd o w  inte rpol atio n metho d . In  the condition s of  the same  term an d d egre e  of th co rre ction fo rm ul a, the  algo rithm  propo se d in   this p ape ha s a   highe r accu ra cy, which ca n  achieve hi gh  accura cy  in the analy sis of  complex ha rmonic  sign al.      5. Field test i n  digital sub s ta tion   Harmoni c a nalysi s  by usin g the propo se d mul t i-term Ha rri s win d ow  method is  perfo rmed o n  the data coll ected by mon i toring devi c e s   in a digital subs tation, to f u rther verify the  accuracy and practi cability  of the proposed me thod. The experi m ental pr ocedure is shown  i n   Figure 7.    S i gn al A c q u i s i t i on D a t a  P r o c e s s i ng   a nd  P ack ag i n g B y  M e r g in g   Un i t s P o w e r Q u al it y   M o ni to r i ng  D e v i c e D i g i t a l  Subs t a ti o n Dis p l ay /   Con t r o l   L aye r V o l t a g e  /   C u rren t   S i g n a l M u l t i - t erm H a rri s   W i ndo w D o u b l e S p ect ru I n t e r p olat ion F F T   Ca l c u l a t i o n Out put o f F u nda m e nt a l  a nd  H a r m o n i c F r e que nc y , A m pl i t ude , P h a s e   Figure 7. Flow Ch art of Ha rmoni c Analy s is      The sa mplin g  frequen cy of the colle cted  data is 10 kHz a n d the total sampli ng  time is   0.2s. The  an alyzed fu nda mental fre q u ency of a c tu a l  sign al is 5 0 .052 Hz. Th e h a rmo n ic  anal ysis  results a r e sh own in Ta ble  7.  The  relative   error of fun d a mental  amp litude a n d  p hase a ngle  i s  3 × 1 0 -8  an d 3 × 1 0 -11   respe c tively, and the  rel a tive error  of 4 9  ha rmoni a m plitude  and  pha s angle  is 8 × 1 0 -8  an 9×1 0 -10  re sp ectively. The s re sults  show that  the  pro p o s ed  m e thod  ca n p e rform  ha rm onic  analysi s  with  very high pre c isi on to the actual  sign als in digital sub s tation.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 7, July 201 4:  5078 – 50 85   5084 Table 7. Ha rmonic An alysis Re sult s of the Re al Sign al  Harmonic  Amplitude (V)   Relative errors of  Am plitude  Phase (°)   Relative errors of  Phase  1 10500   3.E-8   -42.2   3.E-11   2 5  9.E-8   13.9  2.E-5   3 6  4.E-8   -87   1.E-8   5 65  1.E-08   82.9  2.E-10   7 86  6.E-8   37  2.E-10   9 10  5.E-9   34.9  7.E-10   10 5  8.E-8   149  1.E-10   11 13  7.E-8   113  6.E-10   13 12  2.E-8   104  3.E-11   14 1  7.E-8   89  7.E-9   15 7  8.E-8   -60   3.E-9   16 1  2.E-6   107  3.E-7   17 5  4.E-8   -78.2   1.E-10   19 12  8.E-8   133  1.E-10   21 5  6.E-8   30  9.E-10   22 1  6.E-8   124  1.E-9   23 5  9.E-8   143  1.E-09   25 5  8.E-8   152  5.E-11   26 1  5.E-8   -162   2.E-09   27 2  9.E-8   62.3  8.E-09   28 1  9.E-7   138  -1.E-07   29 2  9.E-8   -82.6   -3.E-10   30 1  4.E-8   -12.1   1.E-08   31 6  9.E-8   -9.28   1.E-08   32 2  7.E-7   91.9  -1.E-07   33 3  1.E-7   133  -7.E-11   34 1  3.E-8   -54.4   -2.E-09   35 2  8.E-8   -27.3   2.E-8   37 2  1.E-7   2.16  5.E-9   38 1  2.E-8   -122   1.E-9   39 2  8.E-8   0.32  4.E-7   40 1  4.E-7   172  4.E-8   41 2  1.E-7   -84.1   4.E-10   43 1  7.E-8   -0.38   1.E-7   44 1  2.E-7   -139   4.E-8   45 1  1.E-7   53.8  1.E-9   46 1  8.E-9   -169   3.E-10   47 2  6.E-8   38.6  8.E-9   48 1  1.E-7   0.57  2.E-6   49 1  8.E-8   -56.3   -9.E-10       6. Conclusio n   A method of frequ en cy me asu r em ent an d harm oni c a nalysi s  ba sed  on multi-te rm Ha rri wind ow is p r o posed in this pape r. This m e thod  ca n pe rform fund am ental frequ en cy tracking a nd  harm oni c ana lysis with  hig h  pre c i s ion e v en in the  sit uation s  of asynchrono us  sampling, thu s  is  more  suita b le to be ap p lied to ha rm onic  analysi s  in digital substatio n . Th e prin cipl e a nd  reali z ation of  the double  spe c trum li ne interp olati on algo rithm  based o n  multi-term  Harri s   wind ow i s  int r odu ce d in d e tail, and the  simple  pr act i cal inte rpol ation form ula i s  calculated  by  usin g the  curving fitting. T he  re sults of  simulatio n  a n d  p r a c tical  ap plicatio n in  di gital sub s tation  sho w  that the pre s ente d   method is  of less  com put ation, highe r accuracy an d  better pra c ti cal  value in engi neeri ng.       Referen ces   [1]  JCC R odr igu e z , JV Lo pez,  CC Ola y .  Du al -tap ch op pin g   stabiliz er  w i th  subc yclic  ac  s o ft s w itchi n g .   IEEE Trans. On Ind. Electron.  2010;m5 7(9): 306 0– 307 4.  [2]  Z  Salcic, NS Kion g, W  Yanzhen. An im pr oved T a y l or m e thod for freq u enc y meas ure m ent in p o w e r   s y stems.  IEEE Trans. On Instr u m .  Meas . 2 0 0 9 ; 58(9): 32 88– 329 4.  [3]  J Barros, RI  Dieg o . A ne w   method for me asurem ent of harmo nic gro u p s in po w e r systems usi n g   w a vel e t an al ysi s  in the IEC standar d frame w o r k.  Elec. Power Syst. Res.,  2006; 76(4): 2 00– 208.   [4]  MD Kusljev i c, JJ  T o mic, LD Jovan o vic. F r eque nc y   estima tion of three- p hase p o w e r s y stem usi n g   w e ig hted- le ast-squar e alg o rith m and ad aptiv e F I R filtering.  IEEE Trans.  On Instrum .  Meas..  2010 ;   59(2): 32 2– 329 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Harm onic  Analysis M e thod Based o n  Harri s  Win d o w for  Digital Substation  (L uo Ha nwu)  5085 [5]  LI Shen g-qi ng,  Z E NG Huan- yue, HE Z hen g- pin g . T he Harmonic C u rrent  Detectio n Meth od Base d on   Improved SVS LMS Algorit h m T E LKOMNIKA Indones ia n  Journa l of Electrical En gin eeri n g . 201 4;   12(2): 91 1-9 1 6 .   [6]  GW  Chang, I C  Ch eng, L   Quan-W e i. A  t w o-st a ge A D ALINE for har monics  and  in ter-harmo nics   measur ement.  IEEE Trans. On Ind. Electron.  2009; 5 6 (6): 2 220 –2 228.   [7]  M Bertoluzzo, GS Buja, S Castella n. Neura l  net w o rk tech ni que for the joi n time-frequ enc y an al ysis   o f   distorted si gn al IEEE  Trans. On Ind. Electron . 2003; (5 0)6: 110 9-11 15.   [8]  T i an Ming  Xi n g , Yuan  Do ng  Shen g, Yan   Hon g . Ha rmo n i c Ch aracterist ic Ana l ysis of  Magn etical l y   Saturatio n  Co ntroll ed Re act o r.  T E LKOMNIKA Indon esia n  Journa of El ectrical En gi ne erin g . 201 3,  11(8): 42 14- 42 21   [9]  CI Chen, GW Chang. Virtual  instrume ntatio n an d e duc atio nal  platform for  time-var yi ng  h a rmonic  an d   inter-harmonic detection. I EEE  T r ans. On In d. Electron.  2010; 57(10):  3334–3342.  [10]  IS Relji n, BD Relj in, VD Pa pic. Extr em el y flat-top  w i n d o w s  for h a rmo n i c ana l y sis.  IEEE Trans. On  Instrum .  Meas. ,  2007; 56( 3): 1025 –1 041.   [11]  Commun i cati o n  net w o rks a n d  s y stems  in su bstations. IEC Std. 6185 0-9-1 .  2009.   [12]  GW  Chang,  CI Chen, YJ  Li u. Meas uri n g po w e r s y stem harmo nics  and i n ter-har monics b y   an   improve d  fast F ourier transfo rm based a l gor ithm.  IET  Gener. Transm .  Distrib .. 2008; 2( 2): 193– 20 1.  [13]  Z eng Bo, T eng Z haosh e n g An appro a ch  for harmo nic  analysis b a s ed on Rif e-Vi ncent w i ndow   in te rpo l a t io n  FFT.  Proceedin g s of the CSEE.  2009; 29( 10 ): 114-11 8.  [14]  Qing Ba i y ua n, T eng  Z haosh e ng, Gao Yu np eng.  An  ap pro a ch for e l ectric al h a rmon i c an alysis b a se d   o n  nu tta ll win d o w  d o u b l e - sp ectru m -lin e in te rp o l a t io n FFT.   Procee din g s o f  the CSEE. 2 008;  28(2 5 ) :   153- 158.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.