[发明专利]基于加窗插值和解析模式分解的电压闪变包络检测方法

权利要求书

1.一种基于加窗插值和解析模式分解的电压闪变包络检测方法，它包括：

步骤S101，通过模数转换器将被测的电网电压电流信号从模拟信号转化为数字信号，得到N点长度的采样数据；

步骤S102，对N点长度的采样数据采用四项三阶Nuttall窗函数进行加窗修正处理，得到加窗修正后的离散电压信号y(n)；

步骤S103，利用双谱线插值FFT对修正后的离散电压信号y(n)进行频谱分析，求取修正后的基波频率和相位，得到电网电压同步信号；

步骤S104，建立电压闪变信号的调制模型，利用解析模式分解方法，提取并得到电压闪变包络信号的分量v(n)；

步骤S105，利用四项三阶Nuttall窗和双谱线插值FFT对电压闪变包络信号的分量v(n)进行频谱分析，得到电压闪变包络信号的幅值修正函数和频率修正函数。

2.根据权利要求1所述的一种基于加窗插值和解析模式分解的电压闪变包络检测方法，其特征在于：

所述的电压闪变信号的调制模型为：

式中：U₀为基波电压幅值，ω₀、θ₀为基波电压角频率和初相角；A(t)表示幅度值变化的信号；v(t)为闪变包络信号；h为波动分量的项数；m_j、ω_j、θ_j分别为第j项闪变波动分量的幅值系数、角频率和相角；离散表达式为

式中：ω₀＝2πf₀/f_s；ω_j＝2πf_j/f_s；f₀为基波频率，f_s为信号采样频率，f_j为第j项闪变波动分量的频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于加窗插值和解析模式分解的电压闪变包络检测方法，其特征在于：

所述四项三阶Nuttall窗函数是一种余弦组合窗，其时域表示为

式中，M＝4为窗函数的项数，N为窗的长度，b_m为窗的系数，b0＝0.338946，b₁＝0.481976，b₂＝0.161054，b₃＝0.018027；

用窗函数w(n)对电压信号进行处理，可得到加窗后信号的离散傅里叶变换的表达式

式中：W(f)是w(n)的连续频谱；离散抽样间隔为Δf＝f_s/N；N为数据截断长度；h为波动分量的项数；f_s为信号采样频率；f_j为第j项闪变包络分量的频率；m_j为第j项闪变包络分量的幅值。

4.根据权利要求1所述的一种基于加窗插值和解析模式分解的电压闪变包络检测方法，其特征在于：设k₀为峰值点，k₂和k₁为附近幅值最大谱线和次最大的谱线，k₁≤k₀≤k₂＝k₁+1，α＝k₀-k₁-0.5；这两条谱线的幅值分别为y₁＝|X(k₁Δf)|和y₂＝|X(k₂Δf)|，设参数β＝(y₂-y₁)/(y₂+y₁)，α＝k₀-k₁-0.5，可知α取值范围为[0.5，0.5]，

记式(5)的反函数为α＝h^-1(β)，基于4项3阶Nuttall窗双谱线插值FFT求取基波频率f₀和相位的修正表达式为：

f₀＝k₀Δf＝(α+k₁+0.5)Δf (公式6)

所述式中i＝1,2。