一种高精度快速计算电力谐波参数的方法

摘要

一种高精度快速计算电力谐波参数的方法，属于电网电压和电流波形畸变的分析和自动监测算法。首先用对称窗函数截断已采样的电力谐波信号，并对截断信号进行快速傅立叶变换（简称FFT），而后用同一窗函数从同一起始点截断一半长度采样数据，也进行FFT。依据2次FFT的相位差角为零精确计算出基波和各次谐波的频率，进而用在对称窗函数频域内插值的方法计算出基波和各次谐波的校正系数，最后，计算出各次电力谐波的幅值和相位。本发明与其它加窗FFT插值校正分析方法在计算耗时上有明显优势，计算量大大减少，最适合用于具有硬件FFT的DSP数字信号处理器，是一种具有实用价值的电力谐波高精度计算的算法。

主权项

一种高精度快速计算电力谐波参数的方法，其特征是：方法采用如下步骤：步骤a.以采样周期为T_s采样被分析电力信号即电压或电流信号得：x(n)，根据测量精度要求，选择对称窗函数w(n)n∈[0,N‑1]截断已被采样的电力信号得：x_w(n)＝x(n)·w(n)n∈[0,N‑1]，N为窗函数的数据截断长度，并对截断信号x_w(n)进行快速傅立叶变换得：所述的对称窗函数是汉宁、海明、布莱克、莱夫或纳托尔窗函数；步骤b.对已采样数据x(n)再用“步骤a”所用的同一窗函数w(m)m∈[0,M‑1]，从同一起始点截断M＝N/2长度数据，得：x_w(m)＝x(n)·w(m)m∈[0,M‑1],M＝N/2，也同样进行FFT得：步骤c.用式1计算出基波和各次谐波的频率：式1式1中：p为谐波次数；f₁是基波频率；k_p和l_p分别为X_w(k)和X_w(l)的p次谐波的峰值谱线；为X_w(k)和X_w(l)在p次谐波处的峰值谱线的相位差；和分别为X_w(k)和X_w(l)在p次谐波处的峰值谱线k_p和l_p的相位；步骤d.依据“步骤c”计算出的基波和各次谐波的频率值，用式2计算出p次谐波处的峰值谱线的数字角频率k_pΔω与p次谐波信号的实际数字角频率ω_p＝2πpf₁T_s的差值δ_ωp，δ_ωp＝k_pΔω‑2πpf₁T_s   式2式2中：|δ_ωp|≤0.5Δω，Δω＝2π/N；再用δ_ωp在所加对称窗函数的频域内插值，按式3求得基波和各次谐波的校正系数：β_p＝1/W(δ_ωp)   式3式3中W(δ_ωp)所用对称窗函数在ω＝δ_ωp处的幅值；步骤e.分别用式4和式5计算出基波和各次谐波的幅值A_p和相位A_p＝β_pX_w(k_p)   式4式5和是由X_w(k_p)和X_w(l_p)的虚部和实部分别计算得到。