智能变电站低通滤波器设计：兼顾群延迟与暂态特性提升保护性能

本文主要探讨了在智能变电站的数字化保护系统中，设计一种新型的短窗低通滤波器，特别关注群延迟和暂态时延性能。智能变电站采用基于采样值和正弦信号模型的快速保护算法，这要求滤波器能够有效防止重采样环节中的频率混叠问题。传统的滤波器设计可能无法满足这种对瞬态响应速度的需求。 提出的低通滤波器设计方法以Tukey窗函数为基础，这是一种特殊的窗函数，它结合了矩形窗和汉明窗的优点，既保持了良好的幅度响应特性，又能减少高频分量。设计步骤包括首先确定窗函数时域宽度Tc（窗口长度），这是为了控制滤波器的时间响应，然后根据固定的截止频率fc和采样频率fs来确定滤波器的长度N，通常取N ≤ 2fs/fc，以确保滤波效果。最后，利用N和fc计算出完整的滤波器系数，实现滤波器的设计。 文章深入研究了所设计滤波器的特性，包括幅频特性，即滤波器对不同频率信号的衰减能力；群延迟，反映了滤波器对信号延迟的程度；以及暂态时延，衡量了滤波器对快速变化信号的响应速度。通过理论分析、数字仿真以及静态实验，作者验证了新设计滤波器在这些方面的优势。 在实际应用中，设计团队将新滤波器应用到母线保护的RTDS（实时数字仿真）实验中，与传统窗函数法设计的滤波器进行了对比。结果显示，新设计的滤波器在群延迟和暂态时延的表现明显优于后者，从而减小了滤波器环节对保护系统速动性的影响，提高了保护系统的整体性能。 本文的研究对于提升智能变电站数字化保护系统的性能具有重要意义，特别是在处理高速信号时，考虑群延迟和暂态时延的滤波器设计策略是关键，这有助于提高保护系统的准确性和可靠性。同时，该研究也为其他领域的实时信号处理提供了有价值的参考。