一种新型谐波高精度检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型谐波高精度检测方法，该方法包括：构建一种新型时频滤波器，用Hilbert变换抑制负半轴频率，通过时域卷积法高精度地检测到信号各次谐波与间谐波的频率、幅度与相位。该发明理论分析基础与计算式推导，该方法规避了傅里叶(FFT)域频谱泄漏、栅栏效应以及非整次波现象。实验仿真结果表明：时频滤波卷积法设计实现灵活、工程化实时实现方便，克服了基波频率波动对谐波分析的影响，对含多次谐波、间谐波信号的频率、波幅值、初相位检测精度高。并由此信号转化等式可求得电压闪变信号的频率、幅度与相位。对被间谐波污染的闪变信号，检测结果不受影响。
【专利说明】ー种新型谐波高精度检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信号处理【技术领域】，特别是指ー种新型谐波高精度检测方法。
【背景技术】
[0002]随着我国エ业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电カ电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电カ系统的ー些重要设备产生重大影响；对广大用户也产生了严重危害；目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电カ系统的三大公害；电力系统谐波危害:
(1)谐波会使公用电网中的电カ设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾；
(2)谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最終损坏；
(3)谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁；
(4)谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失；
(5)谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失；
(6)谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量重则导致イ目息丢失，使通"[目系统无法正常工作；
(7)谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机；
(8)谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。
[0003]电カ谐波的高精度分析对电能计量、谐波潮流计算、设备入网检测、电カ系统谐波补偿与抑制等有着重要意义；由于非同步采样和数据截短，采用快速傅里叶变换(FFT)算法进行谐波分析产生频谱泄漏和栅栏效应，影响谐波分析精度；
为减小这类误差，国内外学者提出了基于矩形窗、Hanning窗、Hamming窗]、Blackman窗、Blackman-Harris窗、Kaiser窗以及各种改进窗]等的信号加窗插值FFT分析算法,能减轻单独应用FFT时遇到的频谱泄漏和栅栏效应问题，提高了谐波參数的检测精度，但无法检测到整数次谐波附近的问谐波；采用基于高阶余弦组合窗的双谱线]或多谱线插值FFT算法进行基波及谐波參数估计时，需要解高次方程，运算复杂；连续小波变换可实现对间/次谐波的检测，但不同尺度的小波函数在频域中存在相互干扰，当被检测信号中含有频率相近的谐波分量时，检测方法将失效；Prony方法是谐波、间谐波分析和建模的有效方法，能准确估计各正弦分量的频率、幅值和相角，但需要求解两组奇次方程和一次多项式，计算复杂度高且对噪声敏感；还有其它方法，或者频率分辨率有限，或者计算量大，在具体应用中都存在局限性。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提出ー种新型谐波高精度检测方法，I)有效时频滤波器设计；2) Hilbert变换抑制负半轴频率；3)设计时域卷积算法高精度地检测到信号各次谐波与间谐波的频率、幅度与相位；3)算法有效的理论证明。
[0005]
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了ー种新型谐波高精度检测方法，该方法包括:
设计了ー种时频滤波器，用Hilbert变换抑制负半轴频率，通过时域卷积高精度地检测到信号各次谐波与间谐波的频率、幅度与相位；发明中进行了理论分析与计算式推导，该方法规避了傅里叶(FFT)域频谱泄漏、栅栏效应以及非整次波现象。
[0006]优选地，所述提取的时频滤波器:
【权利要求】
1.ー种新型谐波高精度检测方法，其特征在于该方法包括:设计ー种新型时频滤波器，用Hilbert变换抑制负半轴频率，通过时域卷积法高精度地检测到信号各次谐波与间谐波的频率、幅度与相位；该发明理论分析基础与计算式推导，该方法规避了傅里叶(FFT)域频谱泄漏、栅栏效应以及非整次波现象；时频滤波卷积法设计实现灵活、工程化实时实现方便，克服了基波频率波动对谐波分析的影响，对含多次谐波、间谐波信号的频率、波幅值、初相位检测精度高；并由此可来检测电压闪变。
2.根据权利要求1所述的新型谐波高精度检测方法，其特征在于，所述新型时频滤波器:
3.根据权利要求1所述的新型谐波高精度检测方法，其特征在于，所述时域卷积谐波高精度检测算法:设离散采样频率为fs，则采样周期DT= 4"，采样数为N ;取N1=L0.9N]，N2= [0.94N]，计算离散卷积:
【文档编号】G01R23/165GK103592514SQ201210290086
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】王景芳 申请人:王景芳