[发明专利]基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法及装置，包括步骤：建立相序分量与电压基波分量的对应关系；通过卷积窗频谱函数对单相电压信号进行加窗修正处理，得到加窗后的单相电压信号；对所述加窗后的单相电压信号进行频谱分析，得到电压基波幅值修正函数和相位修正函数，获得电压基波幅值和相位参数；根据所述电压基波幅值和相位参数，通过分区法计算出电压基波分量的相序分量，求得三相不平衡度。本发明三相不平衡度检测的检测效率高、检测精度高。

技术领域

本发明涉及一种基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法及装置。

背景技术

随着各种非线性负载的大量应用，电能质量不断恶化，电压或电流中可能存在负序分量。负序分量会引起电机的发热及振动，降低运行效率，使变压器漏磁增加，引起变压器局部过热，降低使用寿命，导致继电保护装置误动作，威胁电力系统的安全，降低通信系统的质量。基于提高电能质量对电网及人民生活的重要性，检测三相不平衡度已经成为一个重要的课题，为保证电力系统安全稳定运行，需要对三相不平衡度进行实时检测。

现有的三相不平衡度检测方法大多采用快速傅里叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)计算出基波分量，再应用对称分量法检测出基波分量中的正序、负序和零序相序分量，但是这种方法在运算时涉及开平方和相角计算，计算速度慢，且在非采样过程中容易出现频谱泄露和栅栏效应，从而导致检测精度不高。

发明内容

本发明的发明目的在于提供基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法及装置，检测效率高、检测精度高。

基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法，包括如下步骤：

步骤1：建立相序分量与电压基波分量的对应关系；

步骤2：通过卷积窗频谱函数对单相电压信号进行加窗修正处理，得到加窗后的单相电压信号；

步骤3：对所述加窗后的单相电压信号进行频谱分析，得到电压基波幅值修正函数和相位修正函数，获得电压基波幅值和相位参数；

步骤4：根据所述电压基波幅值和相位参数，通过分区法计算出电压基波分量的相序分量，求得三相不平衡度。

进一步地，步骤1中，相序分量与电压基波分量的对应关系为：

式中，U_P为基波电压的正序分量，U_n为基波电压的负序分量，U₀为基波电压的零序分量，α为旋转算子，α＝e^j2π/3。

进一步地，步骤2中，所述卷积窗频谱函数为B-N互卷积窗频谱函数，基于Blackman-Harris窗与Nuttall窗构建。

进一步地，步骤2中，所述B-N互卷积窗频谱函数基于Blackman-Harris窗与4项5阶Nuttall窗构建，其表达式为：

W_B-N(ω)＝FT[w_B(n)*w_N(n)]＝W_B(ω)×W_N(ω)

式中，ω为信号角频率；n为信号采样点，n＝0，1，…，N-1；w_B(n)为Blackman-Harris窗函数的离散表达式；w_N(n)为4项5阶Nuttall窗的离散表达式；w_B(ω)为Blackman-Harris窗的频谱函数；w_N(ω)为4项5阶Nuttall窗的频谱函数；FT[]表示对信号进行傅里叶变换的函数。

进一步地，步骤3中，利用三谱线插值FFT对所述加窗后的单相电压信号进行频谱分析。