[发明专利]基于组合窗多谱线FFT的三相谐波电能计量方法、装置

说明书

本发明公开一种基于组合窗多谱线FFT的三相谐波电能计量方法、装置，该方法步骤包括：S1.采集电网中的电压、电流信号并转换为数字信号输出；S2.将步骤S1输出的信号使用组合窗进行加窗FFT处理并基于多线谱插值进行谐波分析，计算得到基波、各次谐波的参数，根据计算出的基波、各次谐波的参数计算基波和谐波电能。本发明基于组合窗多谱线FFT实现三相谐波电能检测计量，能够减少FFT频谱泄露和栅栏效应，提高谐波动态检测计量的精度以及频谱分辨率。

技术领域

本发明涉及三相谐波电能检测与计量技术领域，尤其涉及一种基于组合窗多谱线FFT的三相谐波电能计量方法、装置。

背景技术

当前智能电网环境下，由于大量的电力电子设备等冲击性和非线性负荷的广泛应用，造成电网产生大量谐波畸变干扰，对当前电能计量的准确性提出挑战，因此准确实现谐波检测与电能计量研究对当前电力行业具有重要的意义。

目前针对电网系统谐波的检测与计量主要采用以下几类方法：

1.基于瞬时无功功率理论的方法，该类方法可在电网电压不平衡时有效的检测电网谐波，延时性好，但其精度易受高阶滤波器的影响，且计算量比较大、成本较高。

2、基于小波变换进行谐波检测的方法，该类方法能够实现分频带测量和时域信号特征的提取，但实时性较差，且计算量大。

3、基于神经网络的谐波检测方法，该类方法主要包括构建神经网络、确定自主学习算法和基于神经网络的谐波检测选择样本的三部分，具有很强的白适应和学习能力，但该类方法目前多处于研究阶段，实现较为复杂，不易于实际应用。

上述谐波检测计量方法均实现较为复杂、计算量大，尤其不适用于嵌入式系统实现。

另一种谐波检测方法：加窗插值FFT谐波分析方法，是通过对电网信号进行加窗和快速傅里叶变换，使用双谱线插值法进行谐波分析和电能计量，即对所求频率附近的最大值谱线和次最大值谱线进行插值，由于峰值频率通常不处于离散谱线的频率点上，通过对峰值附近的谱线进行差值可获得准确的信号幅值参数，可以减少实现复杂度且计算量小，可适用于嵌入式系统实现。但是由于目前加窗插值FFT谐波分析方法通常均是基于双谱线插值法，仅是对所求频率附近的最大值谱线和次最大值谱线进行插值，而实际上在峰值谱线附近的3根甚至以上的谱线均占有较大权重，仅采用双谱线插值进行谐波分析的精度以及频谱分辨力仍然不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、能够实现三相动态谐波电能计量，且FFT频谱泄露和旁瓣性能好以及谐波动态检测计量精度、频谱分辨率高的基于组合窗多谱线FFT的三相谐波电能计量方法、装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于组合窗多谱线FFT的三相谐波电能计量方法，步骤包括：

S1.采集电网中的电压、电流信号并转换为数字信号输出；

S2.将步骤S1输出的信号使用组合窗进行加窗FFT处理并基于多线谱插值进行谐波分析，计算得到基波、各次谐波的参数，根据计算出的基波、各次谐波的参数计算基波和谐波电能。

作为本发明进一步改进，所述步骤S2中基于多线谱插值进行谐波分析为对所述加窗FFT处理得到的离散频谱中所求频率附近的多根谱线进行插值，构建得到基波、各次谐波的参数的幅值、频率的修正式，使用构建得到的所述修正式计算得到所述基波、各次谐波的参数的幅值、频率。

作为本发明进一步改进，具体使用基于三谱线插值进行谐波分析，基于三谱线插值构建所述修正式的步骤为：