[发明专利]一种带通滤波方法、系统、存储介质及终端设备

说明书

本公开提供了一种带通滤波方法、系统、存储介质及终端设备，利用零相位滤波对原始数据采样序列提取基波，拟合带通中心频率附近的幅频特性曲线，根据实时频率补偿幅值衰减，得到最终的基波幅值；对原始数据采样序列提取谐波，对谐波进行相量计算，依据基波频率波动范围，对谐波进行幅值的补偿，得到谐波幅值，可以在宽频带信号中准确提取基波和谐波，准确消除基波的相位偏移并补偿基波、谐波的幅值衰减，提升相量算法的测量精度。

技术领域

本公开涉及一种带通滤波方法、系统、存储介质及终端设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

同步相量测量装置(PhasorMeasurementUnit，PMU)在我国的输电网中已经得到了广泛应用，但面临复杂多变的配电网时，主网PMU精度达不到测量要求，同时高昂的价格限制了PMU在配电网中的使用。目前，配电网在状态估计、故障定位等方面面临实时数据不足的问题；当出现孤岛出力–负荷稳定匹配的情况时，需要获取双端的同步数据进行辨识；配电网中电力电子设备需要精确的电网信息来进行统一调控。综上所述，研究适用于配电网的同步相量测量装置显得尤为重要。

主网中谐波、间谐波和噪声的能量较小，相量算法主要关注基波稳态特征和动态变化趋势。然而配电网与负荷紧密相连，其电气特征受负荷影响较大；随着分布式电源逐渐并入配电网，电力电子设备的大量使用造成配电网中谐波、间谐波和噪声的含量大幅增加。主网的相量算法在面临更为复杂的宽频带信号时，会产生较大的误差。

在面临含有间谐波和噪声的宽频带信号时，相量精度的提升方案主要集中在改进相量算法方面。但这些算法在计算过程中面临计算量过大、需要知道宽频带信息较多的缺点，使得改进相量算法很难在实际配电网中应用。有的学者提出使用数字滤波器提升相量计算精度，但面对的问题多是基波信号发生动态调制或者是频率偏移的情况，没有讨论含间谐波情况下数字滤波器提升相量精度的方案。还有的文献使用数字滤波器对宽频带信号进行分解，进而提升相量计算精度，但有两个问题没有得到理想的解决：1、如何对基波相位进行补偿。使用FIR滤波器进行滤波时，可以将滤波结果向后平移N/2个点，N为滤波器阶数。然而FIR滤波器阶数太高，计算量过大；使用IIR滤波器进行带通滤波时，现有文献仅提出减去相位偏移方案，但相位偏移如何获取却没有提及。2、如何将滤波方案在硬件中实现。现有的宽频带信号分解方案大都离线进行，并没有说明基波和谐波的滤波分解方案如何在硬件中实现。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种带通滤波方法、系统、存储介质及终端设备，本公开可以同时准确的提取基波和谐波。在保证滤波精度的基础上，将基波的相位偏移准确消除，并尽可能减少硬件的计算量。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种带通滤波方法，包括以下步骤：

利用零相位滤波对原始数据采样序列提取基波，拟合带通中心频率附近的幅频特性曲线，根据实时频率补偿幅值衰减，得到最终的基波幅值；

对原始数据采样序列提取谐波，对谐波进行相量计算，依据基波频率波动范围计算谐波频率，对谐波进行幅值的补偿，得到谐波幅值。

作为进一步的限定，进行基波提取时，利用带通滤波方式进行基波的提取，对一次滤波结果进行反向二次带通滤波，拟合幅频特性曲线得到幅值衰减系数，计算最终实际幅值。

作为更进一步的限定，取零相位滤波幅频特性在指定频率的范围内的数值，使用两个三角函数之和的形式进行最小二乘拟合，得到滤波器幅值增益与频率的关系。

作为进一步的限定，零相位滤波的具体过程还是对原始数据进行一次连续滤波，选取最新的多个点存入缓存区中，进行反转，取其中前若干点进行最小二乘拟合作为反向输出初始值，并进行反向滤波，反向滤波结束后，反转滤波结果并选取前若干个点作为零相位滤波的输出值。