電力系統(tǒng)頻率測量及其在數(shù)字語音真?zhèn)舞b別中的應用.pdf

1、頻率反映發(fā)電和負荷之間的動態(tài)平衡，是電力系統(tǒng)最基本的參數(shù)之一，準確快速的頻率測量對電力系統(tǒng)運行、監(jiān)測和控制具有重要的意義。頻率波動不僅表征系統(tǒng)的動態(tài)行為而且包含豐富的時間信息，其變化具有均一性和獨特性。利用這一特點，電網(wǎng)頻率準則(Electric Network Frequency Criterion，ENF)將電網(wǎng)頻率引入數(shù)字語音證據(jù)的真實性與完整性檢測。本文研究電力系統(tǒng)頻率測量方法，在北美電網(wǎng)頻率監(jiān)測系統(tǒng)FNET的基礎上，將電力系統(tǒng)

2、頻率測量數(shù)據(jù)用于數(shù)字語音信號的真?zhèn)舞b別。
　　 在介紹FNET框架的基礎上，推導用于第二代頻率擾動記錄單元(FrequencyDisturbance Recorder，F(xiàn)DR)的遞歸式離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform。DFT)算法，F(xiàn)DR算法引入信號再采樣策略，根據(jù)頻率估計的初值逐點校正數(shù)據(jù)窗內的電壓采樣點，確保在每個周期內的采樣點數(shù)目保持不變，使得實際采樣滿足同步采樣條件，達到提高頻率和電壓

3、相量估計精度的目的。仿真結果表明FDR算法抑制噪聲和諧波干擾的能力強、具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)頻率跟蹤能力；降低相角估計誤差中的正弦誤差項是進一步提高FDR算法精度的有效途徑，提高電壓信號的采樣率、增加相角的多項式擬合階數(shù)和FDR硬件裝置中A/D轉換器的字長并不從根本上改善FDR算法精度。
　　 提出一種改進的電網(wǎng)頻率估計算法，引入采樣點間隔參數(shù)k，采用四個間距為k的采樣點建立電壓采樣點與頻率之間的數(shù)學關系，根據(jù)最小二乘原理得出

4、頻率估計的表達式，分別考慮白噪聲和諧波的影響，推導出頻率估計的近似顯性表達式。采樣點間隔參數(shù)影響頻率估計精度，當信號的圓周頻率與采樣點間隔參數(shù)的乘積取π/3時，算法具有最佳的白噪聲和三次諧波抑制能力。仿真得出的最佳采樣點間隔和理論值一致；算法的精度在穩(wěn)態(tài)接近FDR算法，但動態(tài)跟蹤能力優(yōu)于FDR算法。該方法不借助數(shù)學優(yōu)化算法或迭代過程即可估計電網(wǎng)頻率，所需的采樣點數(shù)目少、運算速度快、響應時間短，適合短時間窗條件下的頻率估計。
　　

5、 將電網(wǎng)頻率測量數(shù)據(jù)用于數(shù)字語音真?zhèn)舞b別，提出一套完整的數(shù)字語音真?zhèn)舞b別流程。采用穩(wěn)健統(tǒng)計方法辨識FDR原始數(shù)據(jù)中的尖峰值，引入B樣條基函數(shù)，通過B樣條基函數(shù)的線性組合重構FDR原始數(shù)據(jù)，達到消除缺失數(shù)據(jù)段和尖峰值的目的，構建用于真?zhèn)舞b別的大型標準電網(wǎng)頻率數(shù)據(jù)庫；提出一種振蕩器誤差校正算法，引入數(shù)值偏差和時間間隔偏差兩個參數(shù)，采用遞推方式校正ENF估計值序列和電網(wǎng)頻率子序列，解決現(xiàn)有的ENF序列無法與電網(wǎng)標準頻率直接比較的問題；改進短時

6、傅立葉變換，采用兩階段ENF估計方法，從窗函數(shù)、補零操作、噪聲干擾、頻率偏移量四個方面，給出檢驗ENF估計子的準確度和精確度的流程。算例表明，文中的ENF估計子不需要窗函數(shù)和補零操作且近似于無偏估計，在減少運算量的同時能獲得滿意的頻率估計效果。通過電網(wǎng)頻率數(shù)據(jù)庫匹配確定數(shù)字語音記錄的制作時間并實例驗證該真?zhèn)舞b別流程的正確性。
　　 引入相位估計鑒別數(shù)字語音信號的真?zhèn)巍？紤]DFT結果中負頻率分量的影響，得出一種正弦信號相位的高精度