[发明专利]一种结合AR谱估计与非线性优化的间谐波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网信号间谐波分析领域，具体的说，涉及一种结合AR谱估计与非线性优化的间谐波检测方法。

背景技术

电力电子等非线性设备在电力系统中的广泛应用，谐波和间谐波日益增多，因而分析谐波和间谐波对电力系统的经济安全运行有着重要意义。目前的谐波分析主要通过对电网信号采样和数字化处理实现的，如快速傅里叶变换(FFT)和加窗插值类FFT方法。但这些方法在检测谐波时不可避免会产生频谱泄漏和栅栏效应，影响检测精度，用于间谐波(非整数次谐波)检测时效果更差，原因在于间谐波常出现在整数次谐波附近的频点且幅值较小，易被整数次谐波的旁瓣淹没，导致其频率分辨率大大降低，而低分辨率造成的谱线识别错误又会进一步地降低幅值与相位的检测精度。

现有技术的缺点是：难以获得电力线路中各次谐波的频率、幅值和相位的准确值，无法描述出含谐波干扰的电路波形。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种结合AR谱估计与非线性优化的间谐波检测方法，用于计算谐波参数的非线性优化算法，实现电网信号的频率、幅值和相位的准确计算。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种结合AR谱估计与非线性优化的间谐波检测方法。

一种结合AR谱估计与非线性优化的间谐波检测方法，其特征在于,按以下步骤进行：

步骤一：AR谱初步估计

1.1）：根据谐波参数的初步信息建立该谐波的参数模型，取参数模型如下：

y(t)ΣmAmsin(2πfrmt+θm)---(1)]]>

式中y(t)为待分析信号，A_m为各次谐波和间谐波的幅值，fr_m为对应的频率，θ_m为对应的相位，m为对应的谐波个数，t为时间；

1.2）：对求解信号模型参数进行非线性优化算法：将所述模型（1）作如下处理，将幅值、相位(A_m,θ_m)等价转化为求解两个幅值(C_m,D_m)：

A_msin(2πfr_mt+θ_m)=A_msin(2πfr_mt)cos(θ_m)+A_mcos(2πfr_mt)sin(θ_m)

　　　　　　　　=C_msin(2πfr_mt)+D_mcos(2πfr_mt)    (2)

其中，C_m=A_mcos(θ_m)，D_m=A_msin(θ_m)；

1.3）：针对步骤一中的参数模型（1），将式(2)代入式(1)，建立最小二乘方程如下：

式中n为采样点数；目标函数表征了信号计算结果和实际采样结果的误差，令y(t_n)为信号第n点的计算值、y₁(t_n)为信号第n点实际采样值，将参数f_m、C_m和D_m统一用向量x表示，对应于各采样时刻的误差向量用f(x)表示：

f(x)=[f₁,f₂，...，f_n]