专利名称：一种计算电信号的基波分量采样信号序列的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种计算电信号的基波分量采样信号序列 的方法和系统。
背景技术：
信号处理，是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称，通过对信号进 行各种处理，可以从中抽取出有用的信息。
目前应用最广泛的信号处理是对电信号进行处理。电信号中通常包含直流分量、 基波分量和二次以上的谐波分量，这些不同分量具有不同的特点，例如，直流分量通常是按 指数规律衰减的直流分量，而基波分量和二次以上的谐波分量则具有不同的频率和初始相 位。不同的分量携带着不同的信息，通过对该电信号进行处理，提取出不同的分量，即可获 得相应的信息。比如，在高压线路保护装置中，是利用高压电信号的基波分量作为保护动作 的判据的，这样，该保护装置就需要从高压电信号中迅速、准确地提取出基波分量，从而获 得其中包含的线路故障信息，进而对需不需要开启保护程序、以及开启何种保护程序进行 判断。
现有的计算电信号中基波分量的方法，是在滤除电信号中二次以上的谐波分量之 后，利用指数运算或对数运算计算出直流分量的初始幅度Ptl和衰减时间常数τ，从而获得 随时间t成指数规律衰减的直流分量的表达式P(t) = P0 · e_(tA)，这样，从滤除了二次以上 谐波分量的电信号中减去该直流分量，即可得到基波分量。
现有技术中，滤除电信号中二次以上谐波分量的技术已经比较成熟，而滤除直流 分量的方法则需要进行指数运算或对数运算，复杂程度比较高，运算量就比较大，例如在上 述的高压线路保护装置中，由于其中的运算部件结构比较简单，要进行指数运算或对数运 算，需要耗费很长的时间才能得到结果，这样就会严重影响保护装置的反应速度和保护效^ ο发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种计算电信号的基波分量采样信号序列的 方法和系统，能降低滤除直流分量的复杂程度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种计算电信号的基波分量采样信号 序列的方法，所述电信号包括直流分量、基波分量和二次以上的谐波分量，该方法包括
设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3 ；
滤除所述电信号中二次以上的谐波分量，得到滤波后的电信号；
以时间T为采样周期，对所述滤波后的电信号进行采样，得到采样电信号序列 Qm，其中，第j个采样电信号为Qp序号j为不小于0的整数；
利用K” K2、K3以及( ，计算所述电信号的基波分量采样信号序列，其中，第 j+Ι个基波分量采样信号Q1^1 = KiQj+KWj+i+K^w。
本发明的有益效果是本发明中，在从电信号中滤除二次以上的谐波分量之后，得 到的滤波后的电信号中只包括直流分量和基波分量，在对该滤波后的电信号进行采样得到 采样电信号序列后，利用第一参数K1、第二参数K2、第三参数K3以及Qfj]，根据公式j+1 =K1QJ+K2QJ+1+K3Qj+2即可得到每个采样时刻的基波分量采样信号，进而得到基波分量采样信 号序列Qiw，由此可见，本发明只需利用简单的乘法和加法运算，即可滤除直流分量，获得 电信号中的基波分量采样信号序列，相对于现有技术中需要进行复杂的指数运算或对数运 算才能滤除直流分量的做法，本发明大大降低了滤除直流分量的复杂程度，运算简单且运 算量小，运算花费时间也很少。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进
进一步，所述设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3的方法为根据下列公式 计算所述第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3 Ar. A Αω_5] K1^-- ; K2 =1+Αω. COt(OT) ；^·’[。_其中，常数’·Τ为所述采样·，"为所述电信号中基波分量的角频率，τ为所述电信号中直流分量的衰减时间常数。
进一步，在设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3之前，该方法进一步包括 计算所述电信号中直流分量的衰减时间常数τ，计算方法为
获得所述电信号所在电路的电感L和电阻R ；
根据下式计算所述电信号中直流分量的衰减时间常数Γ τ = ‘K
进一步，所述电信号为电流信号，或电压信号。
进一步，滤除所述电信号中二次以上的谐波分量的方法为利用低通滤波器，滤除 所述电信号中二次以上的谐波，其中，所述低通滤波器的截止频率高于所述电信号中基波 分量的频率，且低于所述电信号中二次谐波分量的频率。
进一步，所述低通滤波器为硬件滤波器，或数字滤波器。
另外，本发明还提供了一种计算电信号的基波分量采样信号序列的系统，所述电 信号包括直流分量、基波分量和二次以上的谐波分量，该系统包括参数设置模块、滤波模 块、采样模块和基波分量计算模块，其中
所述参数设置模块用于，设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3;将所述第一 参数K1、第二参数K2和第三参数K3发送到所述基波分量计算模块；
所述滤波模块用于，滤除所述电信号中二次以上的谐波分量，得到滤波后的电信 号；将所述滤波后的电信号发送到所述采样模块；
所述采样模块用于，对所述滤波后的电信号进行采样，得到采样电信号序列Qm， 其中，采样周期为时间Τ，第j个采样电信号为Qp序号j为不小于O的整数；将QfJ]发送到 所述基波分量计算模块；
所述基波分量计算模块用于，利用KpKyK3以及，计算所述电信号的基波分量 采样信号序列Qlb]，其中，第j+Ι个基波分量采样信号Qw1 = K1Qj+K2Qj+1+K3Qj+20
进一步，所述参数设置模块用于，根据下列公式设置所述第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3:Aτ, A Αω
权利要求
1.一种计算电信号的基波分量采样信号序列的方法，所述电信号包括直流分量、基波 分量和二次以上的谐波分量，其特征在于，该方法包括设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3 ； 滤除所述电信号中二次以上的谐波分量，得到滤波后的电信号； 以时间τ为采样周期，对所述滤波后的电信号进行采样，得到采样电信号序列Qm，其 中，第j个采样电信号为Qp序号j为不小于0的整数；禾IJ用Ki、K2、K3以及Qfj]，计算所述电信号的基波分量采样信号序列Αω，其中，第j+Ι个 基波分量采样信号
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置第一参数K1、第二参数K2和第三 参数K3的方法为根据下列公式计算所述第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在设置第一参数K1、第二参数K2和第三参 数K3之前，该方法进一步包括计算所述电信号中直流分量的衰减时间常数τ，计算方法 为获得所述电信号所在电路的电感L和电阻R ；根据下式计算所述电信号中直流分量的衰减时间常数r Γ = .。 l/r
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述电信号为电流信号，或电压信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，滤除所述电信号中二次以上的谐波分量 的方法为利用低通滤波器，滤除所述电信号中二次以上的谐波，其中，所述低通滤波器的 截止频率高于所述电信号中基波分量的频率，且低于所述电信号中二次谐波分量的频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述低通滤波器为硬件滤波器，或数字滤 波器。
7.一种计算电信号的基波分量采样信号序列的系统，所述电信号包括直流分量、基波 分量和二次以上的谐波分量，其特征在于，该系统包括参数设置模块、滤波模块、采样模块 和基波分量计算模块，其中所述参数设置模块用于，设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3;将所述第一参数 K1、第二参数K2和第三参数K3发送到所述基波分量计算模块；所述滤波模块用于，滤除所述电信号中二次以上的谐波分量，得到滤波后的电信号；将 所述滤波后的电信号发送到所述采样模块；所述采样模块用于，对所述滤波后的电信号进行采样，得到采样电信号序列，其中， 采样周期为时间Τ，第j个采样电信号为Qp序号j为不小于0的整数；将Qfj,发送到所述 基波分量计算模块；所述基波分量计算模块用于，利用KpKyK3以及，计算所述电信号的基波分量采样信号序列Qim，其中，第j+Ι个基波分量采样信号Q1^1 = K1Qj+K2Qp+AK3Qpy
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述参数设置模块用于，根据下列公式设 置所述第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括衰减时间常数计算 模块，用于获得所述电信号所在电路的电感L和电阻R ；根据下式计算所述电信号中直流分量的衰减时间常数r r = l/r ； 将所述电信号中直流分量的衰减时间常数τ发送到所述参数设置模块。
10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述滤波模块为低通滤波器。
全文摘要
本发明涉及一种计算电信号的基波分量采样信号序列的方法和系统。电信号包括直流分量、基波分量和二次以上的谐波分量，该方法包括设置第一参数K1、第二参数K2和第三参数K3；滤除电信号中二次以上的谐波分量，得到滤波后的电信号；以时间T为采样周期，对滤波后的电信号进行采样，得到采样电信号序列Q[j]，其中，第j个采样电信号为Qj，序号j为不小于0的整数；利用K1、K2、K3以及Q[j]，计算电信号的基波分量采样信号序列Q1[j]，其中，第j+1个基波分量采样信号Q1，j+1＝K1Qj+K2Qj+1+K3Qj+2。利用本发明的技术方案，能降低滤除直流分量的复杂程度。
文档编号G01R23/16GK102033164SQ20101054834
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者佟为明, 刘勇, 李中伟, 李凤阁, 李辰, 林景波, 黄世年 申请人:哈尔滨工业大学