Iec框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，包括以下步驟，步驟一，對電網(wǎng)信號進行離散采樣，步驟二，對采樣值按照IEC標準進行10周波加Hanning窗DFT/FFT頻譜變換，得到頻譜；步驟三，對步驟二得到的頻譜進行乘旋轉(zhuǎn)相位因子處理得到新頻譜；步驟四，對新頻譜求取相鄰譜線的矢量和，以抵消其余分量對其的旁瓣干擾，用譜線相消插值法求解對應(yīng)的頻率、頻率偏移值和幅值相位；步驟五，在頻域上將基波分量和其余分量在關(guān)注譜線處的頻譜泄漏值剔除；步驟六，求解諧波頻譜值得到h次諧波參數(shù)；求解h次諧波鄰近的間諧波參數(shù)。解決了有限的非同步采樣數(shù)據(jù)時無法精確測量兩鄰近的諧波、間諧波參數(shù)的這一難題。
【專利說明】I EC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，屬于電能質(zhì)量分析 領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 國際電工委員會（International Electrotechnical Commission, IEC)規(guī)定使用 基于DFT/FFT頻譜分析的算法進行電力諧波、間諧波分析，并規(guī)定了分析窗口長度為10個 基頻周波，要求同步采樣時加矩形窗，建議非同步采樣時加 Hanning窗。IEC方法的缺陷是 沒有給出非同步采樣時加 Hanning窗的具體算法，不能進行諧波、間諧波參數(shù)的精確測量。 當諧波、間諧波頻率相隔較近，甚至相隔不到1個頻率分辨率時，諧波頻譜、間諧波頻譜會 相互干擾，造成分辨困難。
[0003] 針對IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離問題，目前還沒有較好的方法實現(xiàn)?；?傳統(tǒng)的加窗插值算法（包括相位差算法）需要很大的數(shù)據(jù)量來消除鄰近諧波間諧波的主 瓣干涉，使分析窗口長度達到數(shù)百個周波，無法滿足實時性的要求；文獻（Hui J，Yang H，Xu W, et al. A Method to Improve the Interharmonic Grouping Scheme Adopted by IEC Standard61000-4-7[J]. Power Delivery, IEEE Transactions on,2012,27 (2):971-979.) 中實現(xiàn)了 IEC框架下同步采樣時鄰近諧波、間諧波的分離，但在非同步采樣時不適用，且電 力系統(tǒng)中采樣數(shù)據(jù)往往無法嚴格的同步；對于非同步采樣情況，使用插值的思想可進行數(shù) 據(jù)準同步，再進行準同步下的諧波、間諧波分離，但準同步數(shù)據(jù)處理非常復(fù)雜，實時性效果 較差。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)在需要一種方法，解決有限的非同步采樣數(shù)據(jù)時無法精確測量兩鄰 近的諧波、間諧波參數(shù)的這一難題，尤其是針對高頻采樣率下鄰近的高次諧波、間諧波參數(shù) 分離測量，同時能夠抑制其它分量的旁瓣泄漏干擾，實現(xiàn)精確檢測，保證測量實時性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，解決了有限的非 同步采樣數(shù)據(jù)時無法精確測量兩鄰近的諧波、間諧波參數(shù)的這一難題，尤其是針對高頻采 樣率下鄰近的高次諧波、間諧波參數(shù)分離測量，同時能夠抑制其它分量的旁瓣泄漏干擾，實 現(xiàn)精確檢測，保證測量實時性要求。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，包括以下步驟，
[0008] 步驟一，對電網(wǎng)信號進行離散采樣，采樣值為g(nAt)N為公式（1)，
[0009] (1)
[0010] 其中，Δ t為單位采樣間隔，Μ為采樣分量個數(shù)，fp Αρ奶為采樣分量的頻率、幅值 和相位，η = 0、1、"·、Ν_1，Ν為米樣窗口長度；
[0011] 步驟二，對步驟一中的采樣值g(nAt)N按照IEC標準進行10周波加 Hanning窗 DFT/FFT頻譜變換，得到頻譜G (k)，
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟一，對電網(wǎng)信號進行離散采樣，采樣值為g(nAt) N為公式（1)， (1) t-j.
其中，Λ t為單位采樣間隔，Μ為采樣分量個數(shù)，4、化、奶為采樣分量的頻率、幅值和相 位，η = 0、1、"·、Ν-1，Ν為采樣窗口長度； 步驟二，對步驟一中的采樣值g(nAt)N按照IEC標準進行10周波加 Hanning窗DFT/ FFT頻譜變換，得到頻譜G (k)，
其中，I = 4/Λ f為歸一化頻率，Λ f為對應(yīng)采樣窗口的長度為N的頻率分辨率，W(*) 為Hanning窗譜函數(shù)，G(k)對應(yīng)譜線k處的頻譜值； 步驟三，對步驟二得到的頻譜G(k)進行乘旋轉(zhuǎn)相位因子處理得到新頻譜; 步驟四，對新頻譜巧仏)求取相鄰譜線的矢量和，以抵消其余分量對其的旁瓣干擾，用 譜線相消插值法求解基波分量和其余分量各自對應(yīng)的頻率^、頻率偏移值S i和幅值相位 ，所述其余分量為不包含鄰近諧波間諧波之外的分量； 步驟五，在頻域上將基波分量和其余分量在關(guān)注譜線k/處的頻譜泄漏值$>(<)剔除 獲得頻譜^(<) = (^(<)-(^(<)，V為對應(yīng)頻率分量f/的最大譜線序號； 步驟六，根據(jù)基波頻率偏移值\計算對應(yīng)諧波頻率偏移值Sh，利用三根和五根譜線 相消插值法在頻譜上建立間諧波頻率偏移值相等方程式，求解諧波頻譜值 得到h次諧波參數(shù)；頻域上分離出諧波參數(shù)后，利用步驟四中的譜線相消插值法求解h次諧 波鄰近的間諧波參數(shù)，其中h取值為與頻率f/的間諧波鄰近的諧波次數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，其特征在 于：步驟三中頻譜G(k)進行乘旋轉(zhuǎn)相位因子處理得到新頻譜的過程為， (a)將公式（2)表示的頻譜G(k)轉(zhuǎn)換為公式（3)， m

AT 1
其中，頻譜G(k)分量的相位因子中含 > 「(&+A)兩項，其隨著 \ 譜線位置的不同而變化，當k值的增大影響增大； (b)乘以旋轉(zhuǎn)相位因子
：以抵消公式（3)中的相位值隨譜線位置k的變化而 A/-1 變化，乘旋轉(zhuǎn)相位因子代入公式（3)得到新頻譜 € ， 〇(Α ) ?
(C)將公式（4)中的歸一化頻率寫成如公式（5)的形式， β i = kj+ δ j (5) 其中，kp δ i為對應(yīng)頻率分量&的最大譜線序號和頻率偏移值，〇. 5 < δ i < 〇. 5,新頻 譜5(A)表示為，
Μ 其中， Δ(々,.)=Σ 為其余分量對第i個分量的總的旁瓣干擾，λ 〇〇的 m=Qjn^i 旁瓣幅值相近、相位相差180度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，其特征在 于：步驟四中用譜線相消插值法求解對應(yīng)的頻率fi、頻率偏移值S i和幅值相位的 過程為， (a) 通過關(guān)注頻率峰譜線&及其左右譜線ki±l對應(yīng)的頻譜構(gòu)造三譜線比值3巧
(b) IEC標準下加 Hanning窗，公式（8)化簡為，
(C)根據(jù)公式（9)可解得δ i，
(d) 根據(jù)獲得的δ i解得頻率fp fi = (ki+ δ ) Δ f = β ^ Δ f (11)； (e) 利用三根譜線構(gòu)造公式
根據(jù)頻譜旁瓣特性[Δ (1^-1)+2Δ (kJ + A (ki+1)] << Δ (kj，加 Hanning窗得幅值相 位4一
其中 sine ( δ ) = sin ( π δ J / ( π δ J。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IEC框架下的鄰近諧波間諧波分離測量方法，其特征在 于：步驟六中根據(jù)基波頻率偏移值\計算對應(yīng)諧波頻率偏移值Sh，利用三根和五根譜線 相消插值法在頻譜上建立間諧波頻率偏移值δ /相等方程式，求解諧波頻譜值 得到h次諧波參數(shù)的過程為， (a) 根據(jù)基波頻率偏移值δ i計算對應(yīng)諧波頻率偏移值δ h， δ h = β h-kh (14) 其中，β h = fh/ Λ f = h (T+ δ j，β h為第h次諧波對應(yīng)的歸一化頻率，fh為諧波頻率， T為分析周波個數(shù)，kh為對應(yīng)諧波頻率為fh的最大譜線序號； (b) 在頻譜￠7?)上取間諧波峰譜線k/及其左右各兩根譜線k/ ±1、k/ ±2,每根譜 線對應(yīng)的頻譜包含諧波頻譜和間諧波頻譜，間諧波頻譜+ r)為， G；(k：+r)^G'(k：+r)-ad+rGir (15) 式中G/L.=句(&)，句?)為h次諧波峰譜線頻譜，r = 〇、±1、±2, d = ki' -kh為 間諧波、諧波峰譜線距離，
(c) 利用三譜線比值a和五譜線比值&中的間諧波頻率偏移值δ /相等得，
(16) 乘旋轉(zhuǎn)相位因子后間諧波頻譜相位值保持不變，公式（16)簡化為：
式中，
(d) 求解公式（17)，得h次諧波峰譜線頻譜^^.，
(e) 分離出的h次諧波的幅值相位,
【文檔編號】G01R23/16GK104122443SQ201410379753
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】袁曉冬, 李群, 陳兵, 楊洪耕, 史明明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院