[发明专利]一种电气频谱监测装置及方法

权利要求书

1.一种电气频谱监测装置，其特征在于，包括：电气量采集模块、FPGA模块、频谱补偿模块以及通信模块以及时钟同步模块；

时钟同步模块用于接收B码对时信号，并根据该对时信号产生1PPS脉冲信号；

FPGA模块根据1PPS脉冲信号驱动电气量采集模块采集能源场站中节点的电压、电流；

FPGA模块对采集到的电压和电流数据进行FFT运算；

频谱补偿模块用于对FFT运算得到的频谱结果进行频谱泄漏补偿；

通信模块用于将补偿后得到的真实频谱送出。

2.根据权利要求1所述的一种电气频谱监测装置，其特征在于，所述时钟同步模块接收来自外部的B码信号可以为光信号或者电信号，时钟同步模块内部还设有晶振。

3.一种电气频谱监测方法，其特征在于，包括：

通过时钟同步模块接收B码对时信号，并根据该对时信号产生1PPS脉冲信号；

FPGA模块根据1PPS脉冲信号驱动电气量采集模块采集电压、电流；

FPGA模块对采集到的电压和电流数据进行FFT运算；

若FFT运算得到的频谱结果存在频谱泄漏，则频谱补偿模块对该频谱结果进行频谱泄漏补偿得到真实频谱并通过通信模块将真实频谱送出，否则将FFT运算得到的频谱结果通过通信模块直接送出。

4.根据权利要求3所述的一种电气频谱监测方法，其特征在于，所述采集电压、电流的采样率为8192Hz，每秒同步采样，整秒8192个采样点对应的采样序号为0～8191。

5.根据权利要求4所述的一种电气频谱监测方法，其特征在于，所述FPGA模块对采集到的电压和电流数据进行FFT运算包括：

FPGA取上一采样周期内的采样点加汉宁窗，通过FFT算法对加汉宁窗后的采样点进行FFT运算，加汉宁窗后采样点如下所示：

y(t)＝f(t)*0.5*(1-cos(Pi*2*i/(N-1)))

其中f(t)为原始采样点大小，t为时刻，N为采样频率，i为采样点序号。

6.根据权利要求3所述的一种电气频谱监测方法，其特征在于，频谱补偿模块对FFT运算得到的频谱结果进行频谱泄漏补偿得到真实频谱包括：

得到FFT运算得到的频谱结果后，遍历所需监测范围内频谱，比较频谱中各幅值取FFT运算得到的频谱结果中最大幅值频点F以及其两侧各相邻的两个频点F-2、F-1以及F+1、F+2，则真实频点幅值：

其中，Amp(F-2)、Amp(F-1)、Amp(F)、Amp(F+1)、Amp(F+2)分别为频点F-2、F-1、F、F+1、F+2的幅值；在得到真实频点幅值的基础上根据线性插值得到实际频率，根据实际频谱算出真实频谱。

7.根据权利要求6所述的一种电气频谱监测方法，其特征在于，所述在得到真实频点幅值的基础上根据线性插值得到实际频率包括：

比较Amp(F+1)和Amp(F-1)的大小，若Amp(F+1)Amp(F-1)，取频点F,F+1和其幅值作线性插值；

其中，Fr表示真实的频率。

8.一种电气频谱监测方法，其特征在于，FPGA模块对采集到的电压和电流数据进行FFT运算采用xilinx FFT IP core实现。

9.根据权利要求1所述一种电气频谱监测方法，其特征在于，FPGA模块对采集到的电压和电流数据进行FFT运算每个采样周期进行一次，FFT运算和频谱泄漏补偿所用时间小于一个采样周期。