[发明专利]准同步采样和改进能量算子的电压闪变包络参数提取方法

说明书

本发明公开了一种准同步采样和改进能量算子的电压闪变包络参数提取方法，它包括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)；利用一次加权快速准同步采样算法计算采样信号的基波频率f₀；利用改进能量算子对离散信号u(n)进行能量运算得电压闪变包络信号的分量v(n)；采用六项余弦窗对电压闪变包络信号的分量v(n)进行加权处理得到加权后的离散序列s(n)；利用三谱线插值FFT对加权后的s(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；根据闪变校正因子利用各项闪变频率和基波频率f₀对电压闪变包络信号的幅值进行修正，实现电压闪变包络参数的准确提取。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种准同步采样和改进能量 算子的电压闪变包络参数提取方法。

背景技术

随着电网中各种非线性、冲击性负荷的不断增加，对电力系统构 成了严重的污染，电网电压波动与闪变日趋严重，严重影响着工业生 产和日常生活。电压闪变是电能质量的重要参数，对其进行准确检测 非常重要。

电压波动与闪变的准确检测与分析，首先需要准确提取闪变包络 参数，现有电压闪变包络提取信号通常采用的是平方检波法、半波有 效值检测法和整流检测法。虽然平方检波法为IEC标准中的闪变检测 原理框图中规定的方法，但该方法比较适合仅含有一种频率波动分量 的闪变信号；半波有效值检测法在电网基波电压有效值和频率偏移时 会产生较大的测量误差，且准确的限定在半个周期的条件较难实现； 整流检测法和平方检波法需幅频特性极好的带通滤波器，成本较高。 还有一些方法被提出用于电压闪变包络参数的获取，如离散傅里叶变 换，S变换，Teager能量算子等。但信号在非同步采样下，FFT存在 固有的频谱泄露和栅栏效应，并且测量结果受采样频率和采样时间的 限制；S变换不仅存在计算量大的问题而且受限于频率分辨率的影响。Teager能量算子提取闪变包络快速、计算简单，但准确度和稳定性有 待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种准同步采样和改进能量 算子的电压闪变包络参数提取方法，以解决现有技术对电压波动与 闪变包络参数的提取存在的准确度和稳定性差等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种准同步采样和改进能量算子的电压闪变包络参数提取方法， 它包括：

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)；

步骤2：利用一次加权快速准同步采样算法计算电网电压采样信 号的基波频率f₀；

步骤3：利用改进能量算子对离散信号u(n)进行能量运算，获得 电压闪变包络信号的分量v(n)；

步骤4：采用六项余弦窗w(n)对电压闪变包络信号的分量v(n)进 行加权处理，得到加权后的离散序列s(n)；

步骤5：利用三谱线插值FFT对加权后的离散序列s(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；

步骤6：根据闪变校正系数利用各项闪变频率和基波频率f₀对电 压闪变包络信号的幅值进行修正，实现电压闪变包络参数的准确 提取。

步骤3所述电压闪变包络信号的分量v(n)的计算方法为：

能量算子的离散形式为：

ψ[u(n)]＝u²(n)-u(n-1)u(n+1)

式中：n为离散采样时刻，n-1和n+1分别表示该采样点时刻n的 前后采样点值；

电压闪变包络信号的分量v(n)计算式为：