一种实时高精度的电力谐波分析方法
【专利摘要】本发明提出了电力谐波检测【技术领域】中的一种实时高精度的电力谐波分析方法，包括以下步骤：以一固定采样频率对电力系统电网信号进行采样获得第一采样信号；将第一采样信号通过数字滤波器组，根据其输出获得电网信号的基波频率；由基波频率得到与其成正比的可变采样频率，利用所述可变采样频率对待测电网信号进行采样获得第二采样信号，将第二采样信号经模数转换后输入数字信号处理器；采取FFT方式对第二采样信号进行傅里叶变换，计算所需谐波分量的幅值和相角。本发明方法对电力系统谐波的测量精度较高，满足电力系统检测对实时性的要求。
【专利说明】一种实时高精度的电力谐波分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统中的谐波分析领域，尤其涉及一种实时高精度的电力谐波分析方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术和电力电子器件的发展，电力电子设备的应用越来越广泛，这些非线性电力设备使电网中产生了大量的谐波，导致电能质量下降。谐波的准确实时分析对电能质量的治理具有十分重要的意义。
[0003]目前，对于谐波的分析常采用频域分析法，主要有FFT即傅里叶变换、基于神经网络理论、矢量变换以及小波变换等。傅里叶变换是比较成熟且实用的谐波分析法，以简单实用的特点而成为当前谐波分析的主要算法。
[0004]FFT算法在非同步采样的情况下，会产生频谱泄露，造成测量数据的不准确；目前普遍采用加窗的方法来减少频谱泄漏，但是这方法会增加算法的计算量，影响谐波分析速度。
[0005]所以需要提供一种实时性高、计算量小的方法来跟踪输入信号的频率，以实现信号的同步采样，消除频率同步误差。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种实时高精度的电力谐波分析方法，通过该方法能够快速获得电力系统的基波频率，提高谐波分析的精度。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种实时高精度的电力谐波分析方法，该方法包含以下步骤:
(O以一固定采样频率fs对电力系统电网信号进行采样获得第一采样信号；
(2)将第一采样信号通过数字滤波器组，根据数字滤波器组的输出获得电网信号的基波频率fQ ;
(3)由基波频率&得到与其成正比的可变采样频率fx，利用所述可变采样频率fx对待测电网信号进行采样获得第二采样信号，将第二采样信号经模数转换后输入数字信号处理器；
(4)采取FFT方式对第二采样信号进行傅里叶变换，计算所需谐波分量的幅值和相角。
[0008]所述步骤(I)中对电力系统电网信号进行采样所采用的固定采样频率4为基波频率fo的2?4倍。
[0009]所述步骤(2)中需比较数字滤波器组的输出值，将输出值最大的滤波器对应的中心频率作为基波频率A。
[0010]所述步骤(2)的数字滤波器组为带通FIR滤波器组。
[0011]所述带通FIR滤波器组的中心频率覆盖工频频率。
[0012]所述步骤(3)利用所述可变采样频率fx对待测电网信号的采样时间间隔T为基波频率f。与可变采样频率fx 一个周期采样点数N的乘积的倒数，即T=I/ (f0*N)o
[0013]本发明的有益效果是:能够快速准确地获得工频信号的频率，实现同步采样，解决了非同步采样产生误差的问题，满足电力系统检测对实时性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为实时高精度的电力谐波分析方法实现框图。
[0015]图2为FIR滤波器结构图。
【具体实施方式】
[0016]本发明提出一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特点是能够快速实时地获得基波的频率，实现同步采样。
[0017]谐波分析所使用的采样点需要与电网信号同频，本发明首先通过一路电网信号进行频率测量，然后再对另一路电网信号在周期起始点开始采样。
[0018]要测量电网信号的频率，先根据所需测量精度设定组成带通FIR滤波器组的带通FIR滤波器数量，再如图1所示采用一固定采样频率fs的模数转换器ADC对一路电网信号进行采样获得第一采样信号；将第一采样信号通过带通FIR滤波器组，比较每台带通FIR滤波器的输出值，其中输出值最大的带通FIR滤波器所对应的中心频率即为基波频率&，为采取足够多的点数，以保证一定的频率分辨率，所采用固定采样频率fs为基波频率fo的2?4倍；将基波频率fo通过时钟电路得到一个基波频率fo整数倍M的时钟信号作为可变采样频率fx，根据测试电网信号谐波次数确定M的值，以测试30次谐波为例，M大于60 ;该时钟信号的采样时间间隔T为基波频率&与可变采样频率fx —个周期采样点数N的乘积的倒数，即T=I/ (f0*N);再将该时钟信号作为另一可变频率模数转换器ADC的采样频率，对另一路电网信号进行采样获得第二采样信号，将第二采样信号输入数字信号处理器，采用FFT方式对第二采样信号进行傅里叶变换，计算所需谐波分量的幅值和相角。
【权利要求】
1.一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，该方法包含以下步骤: (1)以一固定采样频率fs对电力系统电网信号进行采样获得第一采样信号； (2)将第一采样信号通过数字滤波器组，根据数字滤波器组的输出获得电网信号的基波频率fQ ; (3)由基波频率&得到与其成正比的可变采样频率fx，利用所述可变采样频率fx对待测电网信号进行采样获得第二采样信号，将第二采样信号经模数转换后输入数字信号处理器； (4)采取FFT方式对第二采样信号进行傅里叶变换，计算所需谐波分量的幅值和相角。
2.根据权利要求1所述的一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，所述步骤(I)中对电力系统电网信号进行采样所采用的固定采样频率fs为基波频率&的2?4倍。
3.根据权利要求1所述的一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，所述步骤(2 )中需比较数字滤波器组的输出值，将输出值最大的滤波器对应的中心频率作为基波频率fQ。
4.根据权利要求1或3所述的一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，所述步骤(2)的数字滤波器组为带通FIR滤波器组。
5.根据权利要求4所述的一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，所述带通FIR滤波器组的中心频率覆盖工频频率。
6.根据权利要求1所述的一种实时高精度的电力谐波分析方法，其特征在于，所述步骤(3)利用所述可变采样频率fx对待测电网信号的采样时间间隔T为基波频率&与可变采样频率fx —个周期采样点数N的乘积的倒数，即T=I/ (f0*N)o
【文档编号】G01R23/16GK103983849SQ201410189931
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】莫磊, 汪若飞, 娄伟东, 吴利军, 金志明, 蒋艳 申请人:江苏天浩达科技有限公司