電力諧波測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力諧波測量方法和系統(tǒng)，該方法包括：獲得輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并得到輸入信號(hào)頻率；根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù)據(jù)序列，獲得整理數(shù)據(jù)序列；循環(huán)輸出所述整理數(shù)據(jù)序列，得到循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列，當(dāng)整理數(shù)據(jù)序列循環(huán)輸出長度達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)序列長度時(shí)，停止整理數(shù)據(jù)序循環(huán)輸出；將循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列乘以預(yù)設(shè)的窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列，得到窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序列；用預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)的頻率給定點(diǎn)頻率，對窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序列進(jìn)行多級(jí)點(diǎn)頻濾波器濾波，對得到的多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值檢波，得到輸入信號(hào)在預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)的幅值。本發(fā)明對電力諧波具有較高的測量精度和較好的實(shí)時(shí)性。
【專利說明】電力諧波測量方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力諧波測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電力諧波測量方法，以及一 種電力諧波測量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力諧波測量對電力系統(tǒng)具有重要意義，目前，傅立葉變換算法和加窗口函數(shù)處 理、是實(shí)現(xiàn)電力諧波測量的基本數(shù)學(xué)算法。傅立葉變換算法雖然是實(shí)現(xiàn)信號(hào)從時(shí)域到頻域 計(jì)算的有效手段之一，但同時(shí)也存在著一定的局限性，存在如頻譜泄漏問題。信號(hào)加窗口函 數(shù)處理可顯著改善矩形窗口的頻譜泄漏問題，但同時(shí)又很大程度上造成信號(hào)頻域幅頻譜分 辨率的下降，以及測量精度與測量實(shí)時(shí)性之間存在矛盾等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，本發(fā)明提供一種電力諧波測量方法和系統(tǒng)，具有較高的諧波測量精度和 較好的實(shí)時(shí)性。
[0004] 一種電力諧波測量方法，包括如下步驟：
[0005] 接收輸入信號(hào)，獲得所述輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并測量所述原數(shù)據(jù)序列的頻率， 得到所述輸入信號(hào)頻率；
[0006] 根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在所述原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù)據(jù)序列，獲得整 理數(shù)據(jù)序列；
[0007] 循環(huán)輸出所述整理數(shù)據(jù)序列，得到循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列，當(dāng)整理數(shù)據(jù)序列循環(huán)輸出 長度達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)序列長度時(shí)，停止整理數(shù)據(jù)序循環(huán)輸出；
[0008] 將所述循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列乘以預(yù)設(shè)的窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列，得到窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù) 序列；
[0009] 用所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)頻率給定點(diǎn)頻率，對所述窗口函數(shù)處理數(shù) 據(jù)序列進(jìn)行預(yù)設(shè)的點(diǎn)頻濾波級(jí)數(shù)的多級(jí)點(diǎn)頻濾波器濾波，得到多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)；
[0010] 對所述多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值檢波，得到所述輸入信號(hào)在所述預(yù)設(shè)的諧波次 數(shù)的幅值。
[0011] 一種電力諧波測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0012] 接收模塊，用于接收輸入信號(hào)，獲得所述輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并測量所述原數(shù) 據(jù)序列的頻率，得到所述輸入信號(hào)頻率；
[0013] 選取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在所述原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù) 據(jù)序列，獲得整理數(shù)據(jù)序列；
[0014] 數(shù)據(jù)輸出循環(huán)模塊，用于循環(huán)輸出所述整理數(shù)據(jù)序列，得到循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列，當(dāng) 整理數(shù)據(jù)序列循環(huán)輸出長度達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)序列長度時(shí)，停止整理數(shù)據(jù)序循環(huán)輸出；
[0015] 窗口處理模塊，用于將所述循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列乘以預(yù)設(shè)的窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列，得 到窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序列；
[0016] 點(diǎn)頻濾波模塊，用于用所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)頻率給定點(diǎn)頻率，對 所述窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序列進(jìn)行預(yù)設(shè)的點(diǎn)頻濾波級(jí)數(shù)的多級(jí)點(diǎn)頻濾波器濾波，得到多級(jí)點(diǎn) 頻濾波數(shù)據(jù)；
[0017] 幅值檢波模塊，用于對所述多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值檢波，得到所述輸入信號(hào) 在所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)的幅值。
[0018] 上述電力諧波測量方法和系統(tǒng)，對輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列進(jìn)行整理，得到整理數(shù) 據(jù)序列，循環(huán)輸出整理數(shù)據(jù)序列，之后信號(hào)乘以窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列，再進(jìn)行多級(jí)點(diǎn)頻濾波 器，對處理后的信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，獲得輸入信號(hào)在所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)的幅值，具有較高 的諧波測量精度和較好的實(shí)時(shí)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明一種電力諧波測量方法在實(shí)施例一中的流程示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明一種電力諧波測量方法在實(shí)施例二中的流程示意圖。
[0021] 圖3為圖2中基波到30次諧波頻率分析范圍的示意圖。
[0022] 圖4為圖2中LCR帶通濾波器的電路示意圖。
[0023] 圖5為本發(fā)明一種電力諧波測量系統(tǒng)在實(shí)施例三中的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。
[0025] 實(shí)施例一
[0026] 如圖1所示，是本發(fā)明一種電力諧波測量方法在實(shí)施例一的流程示意圖，包括如 下步驟：
[0027] S11、接收輸入信號(hào)，獲得所述輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并測量所述原數(shù)據(jù)序列的 頻率，得到所述輸入信號(hào)頻率；
[0028] 按照預(yù)設(shè)的信號(hào)采樣頻率，對輸入信號(hào)按預(yù)設(shè)的信號(hào)時(shí)間長度進(jìn)行采樣，得到原 數(shù)據(jù)序列。同時(shí)測量所述原數(shù)據(jù)序列的頻率，得到所述輸入信號(hào)頻率。
[0029] S12、根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在所述原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù)據(jù)序列，獲 得整理數(shù)據(jù)序列；
[0030] 理想情況下,原數(shù)據(jù)序列長度對應(yīng)的時(shí)間長度為點(diǎn)頻率ω。周期長度的整倍數(shù)，但 實(shí)際上多數(shù)情況是不滿足的。為了適應(yīng)實(shí)際的情況，必須對原數(shù)據(jù)序列進(jìn)行整理，也就是 按點(diǎn)頻率ω。周期長度的整倍數(shù)，在原數(shù)據(jù)序列中選取一段整數(shù)數(shù)據(jù)出來，得到整理數(shù)據(jù)序 列。
[0031] 其中，通過預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)頻率給定點(diǎn)頻率。
[0032] 在一較佳實(shí)施例中，還可包括步驟：
[0033] 根據(jù)下式計(jì)算得到所述整理數(shù)據(jù)序列長度并整數(shù)化：
[0034] L = (int) (ρ*Ρ)
[0035] 其中，L為所述整理數(shù)據(jù)序列長度，單位無量綱；
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種電力諧波測量方法，其特征在于，包括如下步驟： 接收輸入信號(hào)，獲得所述輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并測量所述原數(shù)據(jù)序列的頻率，得到 輸入信號(hào)頻率； 根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在所述原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù)據(jù)序列，獲得整理數(shù) 據(jù)序列； 循環(huán)輸出所述整理數(shù)據(jù)序列，得到循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列，當(dāng)整理數(shù)據(jù)序列循環(huán)輸出長度 達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)序列長度時(shí)，停止整理數(shù)據(jù)序循環(huán)輸出； 將所述循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列乘以預(yù)設(shè)的窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列，得到窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序 列； 用所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)頻率給定點(diǎn)頻率，對所述窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序 列進(jìn)行預(yù)設(shè)的點(diǎn)頻濾波級(jí)數(shù)的多級(jí)點(diǎn)頻濾波器濾波，得到多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)； 對所述多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值檢波，得到所述輸入信號(hào)在所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)的 幅值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力諧波測量方法，其特征在于，所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列為 四階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)的數(shù)據(jù)序列：
其中，Yw(S)為四階慣性環(huán)節(jié)的Laplace表達(dá)形式；Ta為預(yù)設(shè)的慣性常數(shù)，單位s;s為 復(fù)數(shù)頻率單位； 計(jì)算所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列的差分方程為：
Ywl(n)、Yw2(n)、Yw3(n)、Yw4(n)分別為一階、二階、三階、四階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)數(shù)數(shù)據(jù) 序列，Yw (n)為所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力諧波測量方法，其特征在于，所述點(diǎn)頻濾波器為頻率帶 寬為零的帶通濾波器，通過如下的LCR帶通濾波器進(jìn)行點(diǎn)頻濾波：

其中，G,,(4為所述LCR帶通濾波器Laplace表達(dá)形式 為所述LCR帶通濾 R^-O 波器中的電阻，單位Q;S為復(fù)數(shù)頻率單位；AB_3dB為預(yù)設(shè)的頻率帶寬，單位rad/s。
4. 一種電力諧波測量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 接收模塊，用于接收輸入信號(hào)，獲得所述輸入信號(hào)的原數(shù)據(jù)序列，并測量所述原數(shù)據(jù)序 列的頻率，得到所述輸入信號(hào)頻率； 選取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的整理數(shù)據(jù)序列長度，在所述原數(shù)據(jù)序列中選取整數(shù)數(shù)據(jù)序 列，獲得整理數(shù)據(jù)序列； 數(shù)據(jù)輸出循環(huán)模塊，用于循環(huán)輸出所述整理數(shù)據(jù)序列，得到循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列，當(dāng)整理 數(shù)據(jù)序列循環(huán)輸出長度達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)序列長度時(shí)，停止整理數(shù)據(jù)序循環(huán)輸出； 窗口處理模塊，用于將所述循環(huán)整理數(shù)據(jù)序列乘以預(yù)設(shè)的窗口函數(shù)，得到窗口函數(shù)處 理數(shù)據(jù)序列； 點(diǎn)頻濾波模塊，用于用所述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)乘所述輸入信號(hào)頻率給定點(diǎn)頻率，對所述 窗口函數(shù)處理數(shù)據(jù)序列進(jìn)行預(yù)設(shè)的點(diǎn)頻濾波級(jí)數(shù)的多級(jí)點(diǎn)頻濾波器濾波，得到多級(jí)點(diǎn)頻濾 波數(shù)據(jù)； 幅值檢波模塊，用于對所述多級(jí)點(diǎn)頻濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值檢波，得到所述輸入信號(hào)在所 述預(yù)設(shè)的諧波次數(shù)的幅值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力諧波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列為 四階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)的數(shù)據(jù)序列：
其中，Yw(S)為四階慣性環(huán)節(jié)的Laplace表達(dá)形式；Ta為預(yù)設(shè)的慣性常數(shù)，單位s;s為 復(fù)數(shù)頻率單位。 計(jì)算所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列的差分方程為：
Ywl(n)、Yw2(n)、Yw3(n)、Yw4(n)分別為一階、二階、三階、四階慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)數(shù)數(shù)據(jù) 序列，Yw (n)為所述窗口函數(shù)數(shù)據(jù)序列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力諧波測量系統(tǒng)，其特征在于，所述點(diǎn)頻濾波器為頻率帶 寬為零的帶通濾波器，通過如下的LCR帶通濾波器進(jìn)行點(diǎn)頻濾波：

其中，為所述LCR帶通濾波器Laplace表達(dá)形式 _為所述LCR帶通濾 R-J-O 波器中的電阻，單位Q;s為復(fù)數(shù)頻率單位；AB_3dB為預(yù)設(shè)的頻率帶寬，單位rad/s。
【文檔編號(hào)】G01R23/165GK104267259SQ201410523102
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李軍, 龐志強(qiáng), 萬文軍 申請人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院