本发明专利技术涉及一种频谱分析方法及装置，依次包含如下步骤：步骤1：设定参数T，N，f1f2…fN，ε0ε1ε2…εN的值，设定偏置分量s0，正弦分量s1、s2、…、sN和余弦分量c1、c2、…、cN的初值；步骤2：设定偏置分量增量k1(0)，正弦分量增量k1(1)、k1(2)、…、k1(N)，余弦分量增量k的初值；步骤3：依次读取一个采样数据，采用迭代法，对采样数据h(s)进行分解处理；步骤4：重复步骤3，直到完成对所有采样数据的分解处理，进行频谱分析。本发明专利技术结构简单、运算量小，减小了对内存的消耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号分析领域，尤其涉及一种关于偏置正弦叠加信号的频谱分析方 法。
技术介绍
电能是现代社会中使用最为广泛的一种能源，随着社会的发展，各种复杂的、精密 的、对电能质量敏感的用电设备越来越多，对电能质量的要求越来越高。然而，同时造成电 能质量问题的因素也在不断增加，如以电力电子装置为代表的非线性负荷的使用，各种大 型用电设备的启停等，使得电力信号发生严重畸形，给电力系统带来了很大的"电网污染"。 这些"电网污染"主要表现为电力系统中的谐波与间谐波，因此为保证电能质量，对电力系 统中的谐波成分进行精确适时的分析和检测显得越来越紧迫和重要。 目前在谐波分析中常用分析方法是适于计算机分析的基于傅里叶和小波变换的 分析方法，将原始谐波信号通过小波多分辨率分析分解为低频和高频两部分，然后利用傅 里叶变换分析得到低频成分中稳态谐波的幅值、相位等参数，并利用小波包进行分析得到 高频部分非稳态谐波的时域信息。然而这种方法需要利用傅里叶和小波变换两种方法分开 进行计算，计算过程复杂，而且在计算过程中需要保存一个完整周期内的全部采样数据，会 占用更多的内存空间，而且无法实现实时分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种频谱分析方法，用以解决现有谐波分析方法中计算过程 复杂的问题。 为实现上述目的，本专利技术的方案包括： -种频谱分析方法，依次包含如下步骤： 步骤1 :设定参数T，N，f\f2…fN，ε。εiεεN的值，设定偏置分量s。，正弦分量 Sl、s2、…、sN和余弦分量Cl、c2、…、(^的初值；其中T是采样数据的采样周期，N是设定 正弦分量的个数，是采样数据各个正弦分量的频率数值，ειε^··εΝ依次是对应 于指定频点处的通频带的带宽，ε。是低通滤波的通频带；各正弦分量和 ε。ε 1εfεN均为不大于2π/T的正数； 步骤2 :设定偏置分量增量h(0)，正弦分量增量h(1)、h⑵、…、h(Ν)，余弦分 量增量4(1)、4(2)、&(N)的初值； 步骤3 :依次读取一个采样数据，采用迭代法，对采样数据h(s)进行分解处理； 步骤4 :重复步骤3,直到完成对所有采样数据的分解处理，进行频谱分析。 优选的，所述步骤1中，设定频率f\、f2、…、fN的初值分别等于被测信号正弦分量 的实际频率，设定偏置分量S。，正弦分量SpS2、…、SN和余弦分量Ci、C2、…、(^的初值均 为0 ;所述步骤2中，设定偏置分量增量ki(0)，正弦分量增量ki(1)、ki(2)、…、ki(N)，余弦 分量增量4(1)、4(2)、，..、A(A〇的初值均为0。 进一步的，所述步骤3中迭代法依次包含如下步骤：S01:利用式（1)获得偏置分量增量k2(0)，令η分别取值为1，2，···，N，循环执行式 (2)，获得正弦分量增量k2 (η)和余弦分量增量卜(;/):S02 :依据式（3)对偏置分量s。进行迭代处理，令η分别取值为1，2,…，Ν，循环执 行式（4)，先对正弦分量sn、余弦分量(^进行迭代处理； s〇=s〇+0. 5T (3)，(4).S03 :依据迭代处理后的偏置分量s。和正弦分量的值，利用式（5)更新 偏置分量增量h(0)，令η分别取值为1，2,…，N，循环执行式（6)，更新正弦分量增量h(η) 和余弦分量增量&(π); (5), (6); S04 :利用式（7)，将偏置分量s。输出至sQ(m)、令η分别取值为1，2,…，Ν，循环执 行式（8)，正弦分量sn、余弦分量cn依次输出至sn(m)、cn(m)。其中m= 1，2, 3，…； (8)； 进一步的，根据所述（S02)中计算得到的正弦分量sn、余弦分量cn，计算得到估计 幅值dn的值，按照下式（9)得到估计幅值dn，并最终输出到dn(m);称 进一步的，步骤3中，依次读取离线采样数据，或者通过中断方式读取实时数据。 -种频谱分析装置，依次包含如下模块： 模块1 :用于设定参数Τ,Ν,?^…fN，ε。εiεεN的值，设定偏置分量s。，正弦分 量81、82、…、sN和余弦分量Cl、c2、…、cN的初值的装置；其中T是采样数据的采样周期，N 是设定正弦分量的个数，是采样数据各个正弦分量的频率数值，εJf·εΝ依次是 对应于指定频点处的通频带的带宽，ε。是低通滤波的通频带；各正弦分量f石… L和ε。ε 1εyεN均为不大于2π/T的正数； 模块2 :用于设定偏置分量增量ki(0)，正弦分量增量ki(1)、ki⑵、…、ki(Ν)，余 弦分量增量4(1)、4(2)、...、&(/V)的初值的装置； 模块3 :用于依次读取一个采样数据，采用迭代法，对采样数据h(s)进行分解处理 的装置； 模块4:用于重复执行模块3,完成对所有采样数据的分解处理，进行频谱分析的 装置。 优选的，所述模块1中，设定频率f\、f2、…、fN的初值分别等于被测信号正弦分量 的实际频率，设定偏置分量S。，正弦分量SpS2、…、SN和余弦分量Ci、C2、…、(^的初值均 为0 ;所述模块2中，设定偏置分量增量ki(0)，正弦分量增量ki(1)、ki(2)、…、ki(N)，余弦 分量增量4(1): > (⑵、…、4(Λ〇的初值均为0。 进一步的，所述模块3中迭代法依次包含如下子模块： 子模块1:用于利用式（1)获得偏置分量增量k2(0)，令η分别取值为1，2，···，Ν， 循环执行式（2)，获得正弦分量增量k2 (η)和余弦分量增量&(〃）的装置； (1), ρ)· 子模块2:用于依据式（3)对偏置分量s。进行迭代处理的装置，令η分别取值为 1，2,…，Ν，循环执行式（4)，先对正弦分量sn、余弦分量(^进行迭代处理； s〇=s〇+0. 5T (3)，⑷： 子模块3 :用于更新正弦分量增量4(11)和余弦分量增量的装置，依据迭代处 理后的偏置分量s。和正弦分量SpS；；、…七的值，利用式（5)更新偏置分量增量kJ0)，令η分别取值为1，2,…，N，循环执行式（6);(5)：? _3] (6)； 子模块4:用于将正弦分量sn、余弦分量cn依次输出至sn(m)、cn(m)的装置，利用 式（7)，将偏置分量s。输出至s。〇11)、令η分别取值为1，2,…，N，循环执行式（8)，其中m= 1，2, 3,…； _6] (8)； 进一步的，根据所述子模块2中计算得到的正弦分量sn、余弦分量cn，计算得到估 计幅值dn的值，按照下式（9)得到估计幅值dn，并最终输出到dn(m);(9)」 进一步的，模块3中，依次读取离线采样数据，或者通过中断方式读取实时数据。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 1、本专利技术针对经定时采样后得到的离散时间数据，采用迭代方法进行信号分析， 便于利用计算机实现，迭代公式选定好即可根据设定的初始值进行迭代，得到频谱分析结 果，并且不需要计算正弦函数和余弦函数，结构简单、运算量小，程序简单不复杂。 2、本专利技术在计算过程中不需要保存一个周期内的多个采样数据，减小了内存的消 耗。 3、本专利技术可以对采集到的信号实时进行分析，而且具有两种模式选择：离线模式 和在线模式。 4、本专利技术不要求所指定的正弦分量的频率在数值上保持特定关系，便于分析被测 信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种频谱分析方法，其特征在于，依次包含如下步骤：步骤1：设定参数T，N，f1 f2 … fN，ε0 ε1 ε2 … εN的值，设定偏置分量s0，正弦分量s1、s2、…、sN和余弦分量c1、c2、…、cN的初值；其中T是采样数据的采样周期，N是设定正弦分量的个数，f1 f2 … fN是采样数据各个正弦分量的频率数值，ε1 ε2 … εN依次是对应于指定频点f1 f2 … fN处的通频带的带宽，ε0是低通滤波的通频带；各正弦分量f1 f2 … fN和ε0 ε1 ε2 …εN均为不大于2π/T的正数；步骤2：设定偏置分量增量k1(0)，正弦分量增量k1(1)、k1(2)、…、k1(N)，余弦分量增量的初值；步骤3：依次读取一个采样数据，采用迭代法，对采样数据h(s)进行分解处理；步骤4：重复步骤3，直到完成对所有采样数据的分解处理，进行频谱分析。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄明山，都正周，陈淘，周志辉，
申请(专利权)人：河南许继仪表有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，国网江西省电力公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。