[发明专利]一种置零点频域加窗的高阶谐波分析方法及装置

说明书

本申请提供一种置零点频域加窗的高阶谐波分析方法及装置，根据以下步骤：S10，获取待测电网中预设时长内的电网信号；S20，利用置零点频域加窗算法对所述电网信号进行加窗处理；S30，对进行加窗处理后的电网信号进行傅里叶变换；S40，利用窗函数拟合系数插值法对经过傅里叶变换后的电网信号进行处理，得到高次谐波分量的分析结果。本申请针对快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露，影响测量精度，采用加窗和插值修正算法改善基于快速傅里叶变换的高阶谐波参数计算的准确度的问题。

技术领域

本申请涉及电能质量谐波分析的技术领域，尤其涉及一种置零点频域加窗的高阶谐波分析方法及装置。

背景技术

近年来，随着高压直流输电技术的应用和整流器、变频调速器等大量非线性负载的接入，特别是电力电子技术的发展和它们在工业部门的广泛应用，导致了电力系统谐波含量迅速增长，电压和电流波形产生畸变，对电力系统和用电设备的安全运行产生了严重影响。谐波含量是电能质量的一项重要指标，超出规定范围时会对电网中的发供电设备、用户的用电设备产生诸多不良的影响，甚至会导致设备的不正常工作。所以应对电网的谐波含量加以监视，在发现谐波超标时，及时给出提示或报警信号，以便使运行人员尽快采取措施，限制谐波数量，确保系统安全。

谐波分析技术在电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等众多领域应用广泛，是进行电网监控、质量检验、设备监控的重要技术手段。供电电网中，谐波现象的产生主要是由于大容量电力设备、用电整流或换流设备以及其他非线性负荷造成的。近年来随着电力电子技术的飞速发展，许多工业企业引进大量的冲击性负载、不对称负载以及非线性负载，它们在接入电网时不可避免地出现谐波污染现象。因此，对供电电网的电压、电流信号进行谐波分析，可以更好地观察电网污染情况，进而为电网补偿和净化提供理论依据。

目前谐波分析应用最广泛的技术是离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)。在工程应用中，谐波分析总是进行有限点的采样和难以做到严格意义的同步采样。这样，在应用准同步DFT进行谐波分析时，就会存在由于截断效应导致的长范围泄漏和由于栅栏效应导致的短范围泄漏，使得分析结果精度不高，甚至不可信。

发明内容

本申请提供了一种置零点频域加窗的高阶谐波分析方法及装置，通过置零点频域加窗算法和窗函数拟合系数插值法，减少频谱泄露的影响，以解决对快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露，影响测量精度问题。

一方面，本申请一种置零点频域加窗的高阶谐波分析方法，包括以下步骤：

S10，获取待测电网中预设时长内的电网信号；

S20，利用置零点频域加窗算法对所述电网信号进行加窗处理；

S30，对所述电网信号进行傅里叶变换；

S40，利用窗函数拟合系数插值法对所述电网信号进行处理，得到高次谐波分量的分析结果。

可选的，所述利用置零点频域加窗算法对所述电网信号进行加窗处理为选定窗函数阶数L,根据余弦窗的频域表达式：

设置可变零点的信息，确定窗函数的频域特性；D代表窗函数的系数，Z是窗函数的可变点，根据转移矩阵，通过设置窗函数窗函数的可变零点，求出期望的窗函数系数D，根据公式：

可选的，对所述电网信号进行傅里叶变换是由时域变换到频域：

加窗信号v_n的DFT变换值为：

可选的，所述中利用窗函数拟合系数插值法对所述电网信号进行处理是根据窗函数具体特点计算频率的修正值δ,使信号频率更加接近实际值，插值过程如下：