[发明专利]数字化变电站电力信号非同步采样条件下的谐波测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非同步采样条件下的高精度谐波测量方法，尤其是涉及一种对数字化变电站电力信号在非同步采样条件下的高精度谐波测量方法。

背景技术

数字化变电站中，由于IEC61850-9-2标准帧数字采样率以固定的采样率对电力信号进行采样，而电力系统的频率不是一成不变的。在这种情况下，如果按照固定频率去采样，不能保证同步整周期采样，且目前数字化变电站中有的信号每周波的采样点数不是2的整数次幂。这时如果采用常规的FFT算法对采样信号进行分析会出现频谱泄漏和计算精度不能满足要求等问题。

采用常规谐波计算软件的算法处理合并单元按照等时间间隔输出的数字化采样信号，就会发生严重的频谱泄露。频谱泄漏和栅栏现象使检测出的谐波幅值、相角和频率均存在较大的误差，不满足检测精度的要求。利用插值算法可以解决栅栏问题，但是不能消除因频谱泄漏现象而导致的测量误差；利用加窗后进行DFT分析算法可以减少频谱泄漏误差，但是需要权衡窗函数复杂度和计算量。

针对这个问题，国内外多个学者作了相应的研究，并提出了一些改进方法：如黄方能等人提出的高精度插值FFT谐波分析方法、薛蕙等人提出的基于FFT的高精度谐波检测方法、杨川等人提出的一种解决谐波分析非整周期采样问题的新方法、卿柏元等人提出的基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法等。

然而以上方法都或多或少的存在一些问题，诸如插值法不能解决频谱泄露问题，信号相角估计误差较大，由于迭代公式的使用使得计算量大的问题，为了得到理想精度就必须增加采样数据的问题等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种数字化变电站电力信号非同步采样条件下的谐波测量方法，本方法误差不大不会产生频谱泄露，且随着计算要求精度及谐波成分的增加，也不必增加窗函数的长度和复杂度。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种数字化变电站电力信号非同步采样条件下的谐波测量方法，包括以下步骤：

S1以固定采样频率fs采样被分析的电力信号得：x(n)，对该信号进行加组合余弦窗I窗W(n)进行截断，组合余弦窗I的表达式如下：

wi(n)=Σi=0K(-1)ibicos(2πNin),n=0,1,...,N-1]]>

系数为：b₀=0.669473;b₁=0.9589665;b₂=0.329297;b₃=0.0398035;

截断得到：x_m(n)=x(n)·W(n)n=0...N-1，N为数据窗的长度；

对截断的信号进行离散傅里叶变换：