电力谐波的测量方法和系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种电力谐波的测量方法和系统，其中方法包括：根据已知电力信号的基波频率倍率的采样频率对电力信号进行同步采样，对采样得到的同步数据序列分别进行奇偶次谐波梳状滤波，计算奇偶次谐波窗口数据序列；设置奇偶次谐波数，计算奇偶次谐波相对频率；对奇偶次谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得到同步数据序列在奇偶次谐波相对频率的幅值。本发明的技术方案突破了2个相邻谐波间频率距离必须大于窗口函数频域主波瓣宽度的限制，在采用相同的窗口函数时，能够进一步的缩短数据序列的时间长度，能够有效提高谐波测量的实时性，并可以提高谐波测量精度。
【专利说明】电力谐波的测量方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力谐波测量【技术领域】，特别是涉及一种电力谐波的测量方法和系 统。
【背景技术】
[0002] 电力谐波测量对电力系统具有重要意义，傅立叶变换算法和窗口函数、是实现电 力谐波测量的基本数学算法。通常的理解，信号的时间长度越短，则谐波测量的实时性也越 商。
[0003] 但为了保证谐波计算结果的正确性，理论上定义了 2个相邻谐波间的频率距离必 须大于窗口函数在频域主波瓣的宽度，因此提高谐波测量实时性是有限度的。在各种窗口 函数中，矩形窗口函数具有最小的频域主波瓣的宽度，因而采用矩形窗口函数能够获得较 高的谐波测量实时性。
[0004] 但矩形窗口函数在频域的旁波瓣泄漏较严重，因而采用矩形窗口函数又难以获得 较高精度的谐波测量结果。其它一些窗口函数，例如布莱克曼窗口函数，布莱克曼窗口函数 在频域的旁波瓣衰减量较大，虽然采用布莱克曼窗口函数能够获得较高精度的谐波测量结 果，但布莱克曼窗口函数在频域主波瓣的宽度增加为矩形窗口函数的3倍，极大降低了谐 波测量的实时性。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电力谐波的测量方法和系统，以提高 谐波测量的实时性和精度。
[0006] 一种电力谐波的测量方法，包括如下步骤：
[0007] 根据已知电力信号的基波频率，用预设数基波频率倍率的采样频率对电力信号进 行同步采样，得到预设数序列长度的同步数据序列，其中所述倍率为偶数；
[0008] 将所述基波频率转换为相对基波频率；其中，所述相对基波频率不随所述基波频 率变化；
[0009] 对所述同步数据序列进行偶次谐波梳状滤波，得到偶次谐波数据序列；
[0010] 将所述偶次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到偶次谐波窗口数据 序列；
[0011] 对所述同步数据序列进行奇次谐波梳状滤波，得到奇次谐波数据序列；
[0012] 将所述奇次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到奇次谐波窗口数据 序列；
[0013] 设置预设数的偶次谐波数，将所述预设数的偶次谐波数乘以所述相对基波频率， 得到偶次谐波相对频率；
[0014] 在所述偶次谐波相对频率，对所述偶次谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得 到所述同步数据序列在所述预设数的偶次谐波的幅值；
[0015] 设置预设数的奇次谐波数，将所述预设数的奇次谐波数乘以所述相对基波频率， 得到奇次谐波相对频率；
[0016] 在所述奇次谐波相对频率，对所述奇次谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得 到所述同步数据序列在所述预设数的奇次谐波的幅值。
[0017] 一种电力谐波的测量系统，包括：
[0018] 采样模块，用于根据已知电力信号的基波频率，用预设数基波频率倍率的采样频 率对电力信号进行同步采样，得到预设数序列长度的同步数据序列，其中所述倍率为偶 数；
[0019] 基波频率转换模块，用于将所述基波频率转换为相对基波频率；其中，所述相对基 波频率不随所述基波频率变化；
[0020] 偶次滤波模块，用于对所述同步数据序列进行偶次谐波梳状滤波，得到偶次谐波 数据序列；
[0021] 偶次相乘模块，用于将所述偶次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得 到偶次谐波窗口数据序列；
[0022] 奇次滤波模块，用于对所述同步数据序列进行奇次谐波梳状滤波，得到奇次谐波 数据序列；
[0023] 奇次相乘模块，用于将所述奇次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得 到奇次谐波窗口数据序列；
[0024] 偶次频率计算模块，用于设置预设数的偶次谐波数，将所述预设数的偶次谐波数 乘以所述相对基波频率，得到偶次谐波相对频率；
[0025] 偶次幅值计算模块，用于在所述偶次谐波相对频率，对所述偶次谐波窗口数据序 列进行复数积分计算，得到所述同步数据序列在所述预设数的偶次谐波的幅值；
[0026] 奇次频率计算模块，用于设置预设数的奇次谐波数，将所述预设数的奇次谐波数 乘以所述相对基波频率，得到奇次谐波相对频率；
[0027] 奇次幅值计算模块，用于在所述奇次谐波相对频率，对所述奇次谐波窗口数据序 列进行复数积分计算，得到所述同步数据序列在所述预设数的奇次谐波的幅值。
[0028] 上述电力谐波的测量方法和系统，根据已知电力信号的基波频率倍率的采样频率 对电力信号进行同步采样，对采样得到的同步采样数据分别序列进行偶次谐波梳状滤波， 计算奇偶次谐波窗口数据序列；设置奇偶次谐波数，计算奇偶次谐波相对频率；对奇偶次 谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得到同步数据序列在对应的幅值。该技术方案突破 了 2个相邻谐波间频率距离必须大于窗口函数频域主波瓣宽度的限制，在采用相同的窗口 函数时，能够进一步的缩短数据序列的时间长度，能够有效提高谐波测量的实时性，并可以 提高谐波测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1为本发明电力谐波的测量方法的流程图；
[0030] 图2为在基波频率为50Hz时偶次谐波梳状滤波频域特性示意图；
[0031] 图3为在基波频率为50Hz时奇次谐波梳状滤波频域特性示意图；
[0032] 图4为基波到30次谐波频率分析范围的示意图；
[0033] 图5为本发明电力谐波的测量系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明的电力谐波的测量方法和系统的【具体实施方式】作详细描 述。
[0035] 如图1所示，图1为本发明电力谐波的测量方法的流程图，包括如下步骤：
[0036] S101，根据已知电力信号的基波频率，用预设数基波频率倍率的采样频率对电力 信号进行同步采样，得到预设数序列长度的同步数据序列，其中所述倍率为偶数。
[0037] 在此步骤中，具体的，可以根据已知的电力信号基波频率，根据已知电力信号的基 波频率，用预设数基波频率倍率的采样频率对电力信号进行同步采样，得到预设数序列长 度的同步数据序列，其中所述倍率为偶数；
[0038] 用fs表达基波频率、单位Hz ;
[0039] 用Kf表达预设数基波频率倍率、并且设置为2的整倍数、单位无量纲；
[0040] 用Nt表达单位基波周期的同步数据序列长度、数量上等于所述预设数基波频率倍 率、即Nt = Kf、单位无量纲；
[0041] 用N表达预设数数据序列长度、单位无量纲，用Kt表达预设数整数基波周期数、单 位无量纲，则N = KtNt ;
[0042] 用Xi (η)表达同步数据序列。
[0043] S102,将所述基波频率转换为相对基波频率；其中，所述相对基波频率不随所述基 波频率变化。
[0044] 在此步骤中，具体的，可以将所述单位基波周期的同步数据序列长度等效为单位 时间s的长度，则相对基波频率计算为下式（1):
[0045] ω。= 2 π/Nt (1)
[0046] 式（1)中，ω。表达相对基波频率、单位rad/s，Nt为将单位基波周期同步序列长 度、等效为周期s，数量上N t等于所述倍率。这种处理效果是：相对基波频率ω。不随基波 频率fs变化。
[0047] 上述步骤S102为可选择执行的步骤，通过该步骤处理后，可以非常方便谐波的计 算。
[0048] S103,对所述同步数据序列进行偶次谐波梳状滤波，得到偶次谐波数据序列。
[0049] 在此步骤中，优选的，所述偶次谐波梳状滤波可以为由2级梳状滤波器构成，具体 为式⑵式（3):
【权利要求】
1. 一种电力谐波的测量方法，其特征在于，包括如下步骤： 根据已知电力信号的基波频率，用预设数基波频率倍率的采样频率对电力信号进行同 步采样，得到预设数序列长度的同步数据序列，其中所述倍率为偶数； 将所述基波频率转换为相对基波频率；其中，所述相对基波频率不随所述基波频率变 化； 对所述同步数据序列进行偶次谐波梳状滤波，得到偶次谐波数据序列； 将所述偶次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到偶次谐波窗口数据序 列； 对所述同步数据序列进行奇次谐波梳状滤波，得到奇次谐波数据序列； 将所述奇次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到奇次谐波窗口数据序 列； 设置预设数的偶次谐波数，将所述预设数的偶次谐波数乘以所述相对基波频率，得到 偶次谐波相对频率； 在所述偶次谐波相对频率，对所述偶次谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得到所 述同步数据序列在所述预设数的偶次谐波的幅值； 设置预设数的奇次谐波数，将所述预设数的奇次谐波数乘以所述相对基波频率，得到 奇次谐波相对频率； 在所述奇次谐波相对频率，对所述奇次谐波窗口数据序列进行复数积分计算，得到所 述同步数据序列在所述预设数的奇次谐波的幅值。
2. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于， 利用如下公式将所述基波频率转换为相对基波频率： CO ? - 2 /Nj 式中，ω。表达相对基波频率、单位rad/s，Nt为将单位基波周期同步序列长度、等效为 周期s，数量上Nt等于所述倍率。
3. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于，所述对所述同步数据序 列进行偶次谐波梳状滤波为由两级梳状滤波器构成，具体滤波过程包括如下公式：
η= 0, 1，2, 3,......,N-Nt-I 式中，Xi(Ii)为所述同步数据序列，Xm(η)为所述偶次谐波数据序列，Ντ/2为所述同步 数据序列在所述相对基波频率产生η移相对应的序列间隔数、单位无量纲，所述偶次谐波 数据序列的长度为所述预设数序列长度、减去单位基波周期序列数。
4. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于，所述对所述同步数据序 列进行奇次谐波梳状滤波为由两级梳状滤波器构成，具体滤波过程包括如下公式：
式中，Xi(Ii)为所述同步数据序列，Xu(η)为所述奇次谐波数据序列，Ντ/2为所述同步 数据序列在所述相对基波频率产生η移相对应的序列间隔数、单位无量纲，所述奇次谐波 数据序列的长度为所述预设数序列长度、减去单位基波周期序列数。
5. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于，所述预设的窗口函数数 据序列的窗口函数为布莱克曼窗口函数，所述预设的窗口函数数据序列表示如下：
式中，W(n)表示窗口函数数据序列，Nt为将单位基波周期同步序列长度、等效为周期s，N表达预设数数据序列长度、等效为时间s，数量上Nt等于所述倍率，η为将离散序列数、等 效为时间s。
6. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于，所述对所述偶次谐波窗 口数掘序列讲行复数和分计笪讨趕仞栝如下公式：
式中，Χ2(ω2)为所述预设数的偶次谐波的幅值、单位V，Xm(n)W(n)为所述偶次谐波窗 口数据序列，ω2为所述偶次谐波相对频率、单位rad/s。
7. 根据权利要求1所述的电力谐波的测量方法，其特征在于，所述对所述奇次谐波窗 口数据序列进行复数积分计算过程包括如下公式：
式中，X1(Co1)为所述预设数的奇次谐波的幅值、单位V，Xu(n)W(n)为所述奇次谐波窗 口数据序列，O1为所述奇次谐波相对频率、单位rad/s。
8. -种电力谐波的测量系统，其特征在于，包括： 采样模块，用于根据已知电力信号的基波频率，用预设数基波频率倍率的采样频率对 电力信号进行同步采样，得到预设数序列长度的同步数据序列，其中所述倍率为偶数； 基波频率转换模块，用于将所述基波频率转换为相对基波频率；其中，所述相对基波频 率不随所述基波频率变化； 偶次滤波模块，用于对所述同步数据序列进行偶次谐波梳状滤波，得到偶次谐波数据 序列； 偶次相乘模块，用于将所述偶次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到偶 次谐波窗口数据序列； 奇次滤波模块，用于对所述同步数据序列进行奇次谐波梳状滤波，得到奇次谐波数据 序列； 奇次相乘模块，用于将所述奇次谐波数据序列乘以预设的窗口函数数据序列，得到奇 次谐波窗口数据序列； 偶次频率计算模块，用于设置预设数的偶次谐波数，将所述预设数的偶次谐波数乘以 所述相对基波频率，得到偶次谐波相对频率； 偶次幅值计算模块，用于在所述偶次谐波相对频率，对所述偶次谐波窗口数据序列进 行复数积分计算，得到所述同步数据序列在所述预设数的偶次谐波的幅值； 奇次频率计算模块，用于设置预设数的奇次谐波数，将所述预设数的奇次谐波数乘以 所述相对基波频率，得到奇次谐波相对频率； 奇次幅值计算模块，用于在所述奇次谐波相对频率，对所述奇次谐波窗口数据序列进 行复数积分计算，得到所述同步数据序列在所述预设数的奇次谐波的幅值。
9. 根据权利要求8所述的电力谐波的测量系统，其特征在于，基波频率转换模块，用于 利用如下公式将所述基波频率转换为相对基波频率： CO ? - 2 /Nj 式中，ω。表达相对基波频率、单位rad/s，Nt为将单位基波周期同步序列长度、等效为 周期s，数量上Nt等于所述倍率。
10. 根据权利要求8所述的电力谐波的测量系统，其特征在于，所述预设的窗口函数数 据序列的窗口函数为布莱克曼窗口函数，所述预设的窗口函数数据序列表示如下：
式中，W(n)表示窗口函数数据序列，Nt为将单位基波周期同步序列长度、等效为周期 s、 数量上Nt等于所述倍率，N表达预设数数据序列长度、等效为时间s，η为将离散序列数、等 效为时间s。
【文档编号】G01R23/165GK104459318SQ201410641017
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】李军, 陈世和, 万文军, 庞志强, 李鑫亮 申请人:广东电网有限责任公司电力科学研究院