[发明专利]一种电网电压闪变包络参数提取方法有效
申请号: | 201510061174.3 | 申请日: | 2015-02-05 |
公开(公告)号: | CN104714075B | 公开(公告)日: | 2017-06-30 |
发明(设计)人: | 高云鹏;李峰;曹一家;陈婧;李林;柯盼盼;滕召胜;黎灿兵 | 申请(专利权)人: | 湖南大学 |
主分类号: | G01R19/00 | 分类号: | G01R19/00 |
代理公司: | 长沙市融智专利事务所43114 | 代理人: | 黄美成 |
地址: | 410082 湖*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | 本发明公开了一种电网电压闪变包络参数提取方法,采用固定采样率采样电网电压闪变波形,改进Teager能量算子能量运算获得闪变包络调幅波分量,加余弦窗进行Chirp‑Z变换,通过改进Chirp‑Z变换提取闪变包络调幅波频率和调幅波幅值的校正因子,闪变包络调幅波幅值通过校正因子校正准确获得;利用改进能量算子和改进Chirp‑Z变换相结合,改进能量算子简化了能量算子闪变包络解调的计算过程,提高了抗噪性;改进Chirp‑Z变换实现了闪变频率分析范围灵活可调,有效克服了非同步采样下的频谱泄露和栅栏效应产生的误差;闪变包络调幅波幅值校正因子减少了能量算子带来的误差,实现了电网电压闪变包络参数实时准确测量。 | ||
搜索关键词: | 一种 电网 电压 包络 参数 提取 方法 | ||
【主权项】:
一种电网电压闪变包络参数提取方法,其特征在于,包括以下几个步骤: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),利用改进型Teager能量算子对离散信号进行能量运算,获得含有闪变包络调幅波分量的离散序列ψ[u(n)],电压闪变信号采样频率为fs和采样点数N;所述改进型Teager能量算子的离散形式为:ψ[x(n)]=x2(n)‑x(n‑k)x(n+k)其中,n为离散采样时刻,n‑k和n+k分别表示该采样点时刻n的前后k个采样点值,k的取值范围为2~8;步骤2:利用余弦时域窗w(n)对离散序列ψ[u(n)]进行加权处理,得到加权后的离散序列s(n);步骤3:对加权后的离散序列s(n)做改进型Chirp‑Z变换谱分析得到离散频谱XCZT(k);其中,所述改进型Chirp‑Z变换谱分析是指对长度为N的离散序列s(n)进行谱分析,其离散频谱表达式为:XCZT(k)=mi2jejθiW[2π(k-ki)/NZ]]]>式中,θi为第i项闪变包络调幅波的初相角;Nz为改进型Chirp‑Z变换数据长度,Nz=fs·M/(fh‑fl),[fl,fh]为Chirp‑Z变换的频带分析范围,M为改进型Chirp‑Z变换的细分点数,W(·)为余弦时域窗的离散频谱函数;步骤4:对得到的离散频谱XCZT(k)用多项式逼近的方法获得闪变包络调幅波频率fi的修正算式,从而获得闪变包络调幅波幅值的校正因子Ki;所述闪变包络调幅波频率fi采用以下修正算式计算获得:fi=kiΔfz+fl=(η+ki1+0.5)Δfz+fl其中,峰值点ki附近幅值最大和次最大的谱线分别ki1和ki2,ki1≤ki≤ki2=ki1+1,最大和次最大的谱线对应的幅值分别为yi1=|XCZT(ki1)|和yi2=|XCZT(ki2)|,ki为闪变包络调幅波频率fi对应频谱的位置,ki=(fi‑fl)/Δfz,Δfz为频率分辨率,Δfz=(fh‑fl)/M;η为闪变包络调幅波频率频谱位置调节参数,η=ki-ki1-0.5,η取值范围为[‑0.5,0.5],ξ为闪变包络调幅波频率频谱位置求取设定参数,ξ=(yi1-yi2)/(yi1+yi2);且η=h‑1(ξ)=H(ξ),将η在[‑0.5,0.5]内取一组值,由ξ=h(η)得到对应的ξ的值,调用polyfit(η,ξ,ρ)函数进行反拟合,ρ是拟合逼近多项式的阶数,求出多项式H(ξ)的系数;所述闪变包络调幅波幅值的校正因子Ki:Ki=2sin2(kΩ0)+4sin2(kΩi2)[12-sin2(kΩ0)]]]>式中,Ω0=2πf0/fs,Ωi=2πfi/fs,f0为基波频率;步骤5:利用所述校正因子Ki修正获得准确的闪变包络调幅波分量的幅值mi:mi=(yi1+yi2)(NZ·U02·Ki)-1g(η)]]>其中,g(η)表示与闪变包络调幅波频率频谱位置调节参数η有关的多项式;将η在[‑0.5,0.5]内取一组值,由公式的简化式mi=Nz‑1(yi1+yi2)g(η)得出对应的g(η)值,调用polyfit(η,g(η),ρ)函数求出多项式g(η)的系数,所述含有闪变包络调幅波分量的离散序列ψ[u(n)]计算公式如下:其中,U0、θ0分别为电网基波电压的幅值和初相角;mi、θi`分别为第i项闪变包络调幅波的波动系数和初相角;h为闪变包络调幅波的项数;fi为闪变包络调幅波分量的频率;ψ1(n)为直流分量,ψ2(n)为闪变包络调幅波分量,ψ3(n)为二次谐波分量,ψ4(n)为闪变包络调幅波幅值调制的二次谐波分量。
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