用于电网波形畸变分析和电力谐波参数自动监测方法

摘要

用于电网波形畸变分析和电力谐波参数自动监测方法适用于对电力网电压、电流的谐波分析与监测。首先使用线性调频Z变换(Chirp-ZTransform)或称CZT从含有谐波的电力信号中高精度提取基波信号参数（幅值、频率和相位）。然后从被分析电力信号中减去基波信号后加Blackman窗函数截断电力信号，并用FFT计算出剩余信号的频谱。再依据基波频率精确计算出各谐波的频率值。最后依据各谐波频率对Blackman窗函数在频域内插值，精确计算出各电力谐波的参数。本发明与加Blackman窗FFT双谱线插值拟合分析电力谐波方法有基本同等的估值精度，而计算量约为1/2。

主权项

1.一种用于电网波形畸变分析和电力谐波参数自动监测方法，其特征是该方法采用如下步骤： 步骤a.采样被分析电力信号电压或电流，并按快速CZT算法流程计算其线性调频Z变换CZT值X(k),k∈[0,M]，取自然正整数,再由式1、式2和式3分别得到出电力信号的基波参数，幅值、频率和相位； 估计基波幅值：A₁＝X(k')＝Max{|X(k)|},k∈[0,M-1]式1 估计基波频率值：f₁=（θ+k’Ф）/2π式2 估计基波相位值：式3这里，M为线性调频Z变换时在频域内的抽样点数；k’为M个X(k)中取得最大值的k值；θ为起始采样点的角频率；φ为相邻两采样点之间的角频率差；Im(X(k'))为X(k')的虚部；Re(X(k'))为X(k')的实部； 步骤b.对Blackman窗函数连续频谱在频域内抽样求得各次电力谐波的校正系数β_p；式4式4中：ω为数字角频率；X_Bla(ω-ω′_p)为一预定值，X_Bla(ω-ω′_p)＝1，ω′_p＝2πpf₁′T_s，f₁'＝50Hz为电网基波额定频率，Ts为采样周期,采样频率f_s＝1/T_s等于电网基波额定频率的2ⁱ倍，i取自然正整数，i=1、2、…；X_Bla(ω-ω_p)为以电网p次谐波信号的实际数字角频率ω_p＝2πpf₁T_s在Blackman窗函数连续频谱上在频域内抽样值，p为自然正整数； 步骤c.从被分析电力信号采样值中减去基波信号采样值,并加Blackman窗w_Bla(n)截断，得序列x_w(n)，再对x_w(n)进行快速傅立叶变换FFT，得X_w(kΔω)，最终由式5和式6分别计算出各次电力谐波的幅值和相位； P次谐波的幅值:式5P次谐波的相位为:式6式5和式6中：δ_ωp是p次谐波FFT离散主谱角频率k_pΔω与ω′_p的数字角频率差；是电力p次谐波信号的FFT离散频谱的主谱X_w(k_pΔω)值的相位;Δω＝2π/N为频域采样间隔；k₁为基波主谱谱线；k_P=pk₁为p次谐波主谱谱线；N为分析数据截断长度。