[发明专利]一种电气频谱监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种电气频谱监测装置及方法，装置包括时钟同步模块，电气量采集模块，FPGA模块，频谱补偿模块，通信模块。时钟同步模块接收外部B码对时信号，同步输出1PPS信号供装置内部使用；FPGA模块根据内部产生的1PPS信号驱动电气量采集模块进行同步采样（电压和电流采样），FPGA模块同时取整秒的采样数据加窗进行FFT运算得出频谱；频谱补偿模块将FPGA计算得出的频谱结果进行频谱泄漏补偿，得到真实的频谱；通信模块将计算出的带时标的频谱实时上送。本发明方法通过FPGA计算FFT，和CPU协同工作，减少CPU负担，实现了0~2500Hz范围内的谐波、间谐波幅值和频率测量，频率误差不大于0.2Hz；同时本发明通过同步采样，使新能源场站中不同点的频谱计算结果具有同一参考系。

技术领域

本发明属于变电站监电气测技术领域，尤其涉及一种电气频谱监测装置及方法。

背景技术

出于能源枯竭的担忧，各国都在发展新能源。我国在西北等地区大规模的新能源场站(风电、光伏)已实现并网发电，但在这一过程中也暴露出一些问题。

新能源场站内部大量采用电力电子设备，作为非线性设备，产生了大量的谐波、间谐波。谐波、间谐波对电力设备的危害已成共识，两者都可使用电设备产生额外的损耗，降低了设备的效率，同时会影响设备的正常工作，严重时候会造成设备损坏。

新能源场站的谐波、间谐波治理问题已引起相关部门的重视，目前已有谐波、间谐波的测量装置应用于新能源场站，但也暴露出一些问题。当下成熟的频谱算法首推FFT算法，但装置采用FFT算法后，运算量巨大，为减少CPU负荷，目前监测装置的FFT的算法的分辨率一般都设置为5Hz，造成测出的频谱和实际值误差较大。还有，由于地理位置原因新能源场站不同点电气量一般通过不同装置计算出的频谱。不同点的频谱无法在同一时间轴下比较，无法统筹分析谐波、间谐波产生的原因。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种电气频谱监测装置及方法，提高了谐波、间谐波的测量精度，进一步的还能够协助定位谐波、间谐波产生的原因。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种电气频谱监测装置，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。

结合第一方面，进一步的，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。

第二发面，本发明提供了一种电气频谱监测方法，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。

结合第二方面，进一步的，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。