[发明专利]一种电网电压闪变包络参数提取方法

权利要求书

1.一种电网电压闪变包络参数提取方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：对被测的电压闪变信号进行采样和模数转换得到离散信号u(n)，利用改进型Teager能量算子对离散信号进行能量运算，获得含有闪变包络调幅波分量的离散序列ψ[u(n)]，电压闪变信号采样频率为f_s和采样点数N；

所述改进型Teager能量算子的离散形式为：

ψ[x(n)]＝x²(n)-x(n-k)x(n+k)

其中，n为离散采样时刻，n-k和n+k分别表示该采样点时刻n的前后k个采样点值，k的取值范围为2～8；

步骤2：利用余弦时域窗w(n)对离散序列ψ[u(n)]进行加权处理，得到加权后的离散序列s(n)；

步骤3：对加权后的离散序列s(n)做改进型Chirp-Z变换谱分析得到离散频谱X_CZT(k)；

其中，所述改进型Chirp-Z变换谱分析是指对长度为N的离散序列s(n)进行谱分析，其离散频谱表达式为：

$X_{CZT}\left(k\right)=\frac{m_i}{2j}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_i}W\[2\mathrm{\π}(k-k_i)/N_Z\]$

式中，θ_i为第i项闪变包络调幅波的初相角；Nz为改进型Chirp-Z变换数据长度，N_z＝f_s·M/(f_h-f_l)，[f_l,f_h]为Chirp-Z变换的频带分析范围，M为改进型Chirp-Z变换的细分点数，W(·)为余弦时域窗的离散频谱函数；

步骤4：对得到的离散频谱X_CZT(k)用多项式逼近的方法获得闪变包络调幅波频率f_i的修正算式，从而获得闪变包络调幅波幅值的校正因子K_i；

所述闪变包络调幅波频率f_i采用以下修正算式计算获得：

f_i＝k_iΔf_z+f_l＝(η+k_i1+0.5)Δf_z+f_l

其中，峰值点k_i附近幅值最大和次最大的谱线分别k_i1和k_i2，k_i1≤k_i≤k_i2＝k_i1+1，最大和次最大的谱线对应的幅值分别为y_i1＝|X_CZT(k_i1)|和y_i2＝|X_CZT(k_i2)|，k_i为闪变包络调幅波频率f_i对应频谱的位置，k_i＝(f_i-f_l)/Δf_z，Δf_z为频率分辨率，Δf_z＝(f_h-f_l)/M；η为闪变包络调幅波频率频谱位置调节参数，η＝k_i－k_i1－0.5，η取值范围为[-0.5,0.5]，ξ为闪变包络调幅波频率频谱位置求取设定参数，ξ＝(y_i1－y_i2)/(y_i1+y_i2)；

且η＝h^-1(ξ)＝H(ξ)，

将η在[-0.5,0.5]内取一组值，由ξ＝h(η)得到对应的ξ的值，调用polyfit(η,ξ,ρ)函数进行反拟合，ρ是拟合逼近多项式的阶数，求出多项式H(ξ)的系数；

所述闪变包络调幅波幅值的校正因子K_i：

$K_i=2{\sin }^2\left({\mathrm{k\Ω}}_0\right)+4{\sin }^2\left(\frac{{\mathrm{k\Ω}}_i}{2}\right)\[\frac{1}{2}-{\sin }^2\left({\mathrm{k\Ω}}_0\right)\]$

式中，Ω₀＝2πf₀/f_s,Ω_i＝2πf_i/f_s，f₀为基波频率；

步骤5：利用所述校正因子K_i修正获得准确的闪变包络调幅波分量的幅值m_i：

$m_i=(y_{i1}+y_{i2}){(N_Z\·U_0^2\·K_i)}^{-1}g\left(\mathrm{\η}\right)$

其中，g(η)表示与闪变包络调幅波频率频谱位置调节参数η有关的多项式；

将η在[-0.5,0.5]内取一组值，由公式的简化式m_i＝N_z^-1(y_i1+y_i2)g(η)得出对应的g(η)值，调用polyfit(η,g(η),ρ)函数求出多项式g(η)的系数，所述含有闪变包络调幅波分量的离散序列ψ[u(n)]计算公式如下：

其中，U₀、θ₀分别为电网基波电压的幅值和初相角；m_i、θ_i`分别为第i项闪变包络调幅波的波动系数和初相角；h为闪变包络调幅波的项数；f_i为闪变包络调幅波分量的频率；ψ₁(n)为直流分量，ψ₂(n)为闪变包络调幅波分量，ψ₃(n)为二次谐波分量，ψ₄(n)为闪变包络调幅波幅值调制的二次谐波分量。