[发明专利]一种电气化铁路的高精度实时谐波分析方法有效

专利信息
申请号: 201310693821.3 申请日: 2013-12-17
公开(公告)号: CN103675447B 公开(公告)日: 2017-08-15
发明(设计)人: 余晓鹏;李琼林;刘书铭;张振安;代双寅;张博 申请(专利权)人: 国网河南省电力公司电力科学研究院;国家电网公司
主分类号: G01R23/165 分类号: G01R23/165
代理公司: 郑州联科专利事务所(普通合伙)41104 代理人: 刘建芳,李伊宁
地址: 450052 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要: 发明公开了一种电气化铁路的高精度实时谐波分析方法,包括以下步骤A对电气化铁路电压电流信号进行采集并处理,传输到电铁谐波分析装置;B将数据集合进行周期拓展;C首先对数据集合进行加七项Harris窗处理;D在离散频谱中找到距峰值点最近的两条谱线和;E采用双谱线插值算法,得到优化后的双谱线插值算法的频率、幅值计算公式和相位计算公式;F计算第i次谐波的幅值、相角和频率;G进行相关的误差分析。本发明通过对采样数据周期拓展,有效减少采样时间和计算量;采用的七项Harris窗法能抑制频谱泄露;通过插值算法的到修正得到谐波的频率,幅值和相位,能够实现电气化铁路的高精度实时谐波分析。
搜索关键词: 一种 电气化铁路 高精度 实时 谐波 分析 方法
【主权项】:
一种电气化铁路的高精度实时谐波分析方法,其特征在于,包括以下步骤:A:以固定采样频率对电气化铁路电压电流信号进行采集,将采集到的信号进行离散化处理后利用低通滤波器过滤掉高频噪声,并通过数字化信息网络将所得数据集合S(n)传输到电铁谐波分析装置;B:将数据集合S(n)中至少3个周期的采样数据进行周期拓展,得到数量为原采样数据两倍或两倍以上的数据集合S(n');C:首先对数据集合S(n')进行加七项Harris窗W(n')处理,得到Sm(n′)=S(n′)·W(n′),n′=0…N‑1;其中,N为数据窗的长度;七项Harris窗W(n')为七项Harris窗的离散表达式,然后对数据集合Sm(n')进行离散傅里叶变换,得到Sm(k)=N2Σn=0N-1(An/2)×[ejθnW(π(k·Δf-n′·f0)/fs)];]]>其中,Sm(k)为Sm(n')的离散傅里叶变换值;An,θn分别为第n次谐波的幅值和初始相位;W(π(k·Δf‑n'·f0)/fs)为窗函数W(n')的离散傅里叶变换值;Δf为离散频率间隔,且其中,f0为标准基波频率,fs为采样信号频率;所述的七项Harris窗W(n')为W(n′)=Σm=0K(-1)mbmcos(2πNmn′),n′=0,1,...,N-1;]]>D:在离散频谱中找到距峰值点最近的两条谱线k1和k2;谱线k1和谱线k2的幅值分别是y1和y2其中,k0为真实信号的峰值谱线所在的位置;E:对于给定的窗函数,将步骤D中得到的两条谱线k1和k2通过双谱线插值法进行优化,计算曲线拟合的系数;采用双谱线插值算法,得到优化后的双谱线插值算法的频率、幅值计算公式和相位计算公式;频率计算公式为:f0=(α+k1+0.5)Δf;幅值计算公式为:A=N‑1(y1+y2)(b0+b2β2+...+b2lβ2l);相位计算公式为:θ=arg[X(k1·Δf)]+π/2‑arg[W(2π·(k1‑k0)/N];其中,参数α=k0‑k1‑0.5,参数l为需要拟合的多项式的阶数;F:根据步骤E得到基波频率f1=f0,针对电气化铁路的谐波分量特征,计算第i次谐波的幅值、相角和频率;计算谐波频率时,在(i·f1‑5)~(i·f1+5)范围中再次寻求相对应的y1和y2,然后依次执行步骤D和步骤E,计算该次谐波下的曲线拟合的系数α和β;循环计算,直到所有谐波频率计算完毕;G:进行相关的误差分析;所述的步骤C中,七项Harris窗的七项系数分别如下:b0=0.2657;b1=0.4285;b2=0.2217;b3=0.0705;b4=0.0125;b5=0.0010;b6=2.4×10‑6;所述的步骤E中,当N>1000时,使用最小二乘法多项式拟合得到α的表达式α=g‑1(β);所述的步骤F中,对奇数次谐波的幅值和相角进行计算。
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