[发明专利]一种电力系统谐波的快速检测方法

说明书

本发明公开了一种电力系统谐波的快速检测方法，具体是一种快速检测电力系统谐波中不同频率信号的相位及幅值的方法，该方法包括以下步骤：(1)以最高倍频的两倍为采样率，采集至少谐波数量两倍的采样点；(2)构造每个谐波频率对应的正弦信号与余弦信号；(3)通过拟合每个正弦项与余弦项前的系数计算出谐波检测参数；(4)合并同频率正弦项与余弦项前的系数得到各频率谐波的振幅与相位。与现有技术相比，本发明所需数据量小，仅需基频信号二分之一长度的数据即可计算结果；且相对于FFT(快速傅里叶变换)的方法，能避免频率泄露的问题；而且能兼容一定程度的杂波干扰。

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，特别是涉及一种电力系统谐波的快速检测方法。

背景技术

近年来，人们对电能质量的要求也越来越高，然而同时造成电能质量问题的因素也在不断增加，其中一个影响因素主要表现为电力系统中的谐波与间谐波，谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，对电力设备危害尤其严重，因此对电力系统谐波的研究显得尤为重要，而电力系统谐波的检测正是这些研究的首要任务。

快速傅里叶变换(FFT)是最常用的谐波检测方法，而这种方法需要采集基频至少一个完整周期内的全部数据才能得到正确的结果，而且FFT算法存在着能量泄露的问题，导致计算出的各频率谐波振幅与实际振幅差异较大，另外FFT算法计算过程复杂，无法实现实时分析。

因此亟需提供一种新型的电力系统谐波的快速检测方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电力系统谐波的快速检测方法，仅需采集半个周期的采样数据即可实现谐波检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供如下一种电力系统谐波的快速检测方法：

以至少最高倍频两倍的频率为采样率，采集至少谐波数量两倍的采样点；

构造每个谐波频率对应的正弦信号与余弦信号；

通过拟合每个正弦项与余弦项前的系数计算出谐波检测参数；

合并同频率正弦项与余弦项前的系数得到各频率谐波的振幅与相位。

在本发明一个较佳实施例中，谐波检测参数的计算方法包括最小二乘法。

进一步的，所述一种电力系统谐波的快速检测方法的具体步骤包括：

(1)构造谐波信号混合模型：设基频频率为F，谐波频率最大为N倍基频频率即NF，故采集到的采样信号X为

其中，a_n(n＝1，...，N)，b_n(n＝1，...，N)为n倍基频谐波对应的正弦项与余弦项前的系数即谐波检测参数，Sn、Pn为n倍频谐波的振幅及相位；

(2)计算谐波检测参数：

S2.1：以2NF的频率采集0.01秒的信号并记为x，另设x长度为M，并计算采样间隔d；

S2.2：构造M行2N列矩阵A，构造方法如下

其中A_mn为矩阵A中第m行第n列元素，[]表示向上取整运算；

S2.3：构建M行列向量B

B_i＝x_i

其中B_i表示向量B中第i行的元素，xi表示信号x中第i个采样点的幅值。

S2.4：利用如下公式计算向量W；