一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法和装置，用于电力电压和电流谐波测量

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法和装置


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体的说是一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法和装置，用于电力电压和电流谐波测量
。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术和器件的发展，非线性负荷在电力系统中的应用越来越广泛，电力谐波污染成为影响电能质量的主要问题之一
。
对于谐波的测量是谐波治理的重要条件，高精度的谐波检测是现代电能质量监测必不可少的组成部分
。
[0003]常用谐波测量方法是快速傅立叶变换，简称
FFT
变换
(
快速傅里叶变换
)。
但是，由于电网频率是在工频附近小幅波动，因此会造成非同步采样，导致测量误差增大，这种非同步采样造成的误差增大效应称为频谱泄漏
。
低成本的方案往往采用加窗或插值等方法减小误差，但效果有限
。
而采用纯硬件实现的同步采样采用锁相环技术，成本高，响应速度慢
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法和装置，解决现有技术中精度不足的问题
。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法，包括以下步骤：
[0006]以第一采样周期采样被分析的电压信号得到
V(n)
，并对
V(n)
进行测频；
[0007]通过变采样滤波器将
V(n)
变换为
V`(m)
，
V`(m)
对应的采样周期为第二采样周期；
[0008]对
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值；
[0009]根据所述绝对值得到谐波的幅度
。
[0010]所述第二采样周期
T2
满足：
[0011][0012]式中，
T1
为第一采样周期，
N
为快速傅里叶变换的点数，需满足2的整数次幂，
g
为基波所在的快速傅里叶变换点序号，
f
为对
V(n)
进行测频得到的频率
。
[0013]所述对
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值为：
[0014]D(k)
＝
|X(k)|
，
k∈[0,N
‑
1][0015]式中，
X(k)
是
V`(m)
的快速傅里叶变换
。
[0016]所述谐波的幅度为：
[0017][0018]式中，
A(i)
是
i
次谐波的幅度，
g
为基波所在的快速傅里叶变换点序号
。
[0019]所述对
V(n)
进行测频采用任意测频算法
。
[0020]一种基于软件变采样率的电力谐波分析，包括：
[0021]第一采样模块，用于以第一采样周期采样被分析的电压信号得到
V(n)
；
[0022]测频模块，用于对
V(n)
进行测频；
[0023]变采样滤波器，用于将
V(n)
变换为
V`(m)
，
V`(m)
对应的采样周期为第二采样周期；
[0024]处理模块，用于对
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值确定模块，用于根据所述绝对值得到谐波的幅度
。
[0025]本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0026]1、
本专利技术仅通过软件计算就可以实现同步采样，大大提高精度又无需增加硬件成本
。
[0027]2、
本专利技术可以选取合适的
N
值，
FFT
计算量小于常规方法
。
[0028]3、
适于各种计算机
、DSP
或
FPGA
实现
。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例的方法流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例的计算原理框图；
[0031]图3为本专利技术实施例的装置结构图；
[0032]图4为变采样滤波器的工作原理图
。
具体实施方式
[0033]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明
。
[0034]如图1和图2所示，一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法，首先对
AD
采样的电力信号，测量频率
f
，随后根据测得的频率将电力信号变采样至整数倍周期的对应采样点数，是2的整数次幂，然后做
FFT
变换，即可得到各次谐波的精确值
。
具体的说，包括以下步骤：
[0035]步骤
a.
以第一采样周期
T1
采样被分析的电压信号得到
V(n)
，用任意测频算法得到频率
f
，
n
为采样周期为
T1
时的电压采样序号
。
[0036]步骤
b.
通过变采样滤波器将
V(n)
变换为
V`(m)
，
V`(m)
对应的采样周期为第二采样周期
T2
，
m
为采样周期为
T2
时的电压采样序号，变采样滤波器的输入是
V(n)
和
f
，
T2
满足：
[0037][0038]式中，
N
为快速傅里叶变换的点数，需满足2的整数次幂，
g
为基波所在的快速傅里叶变换点序号
。
[0039]步骤
c.
将
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值
。
[0040]D(k)
＝
|X(k)|
，
k∈[0,N
‑
1][0041]式中，
X(k)
是
V`(m)
的快速傅里叶变换
。
[0042]步骤
d.
取谐波的幅度
。
[0043][0044]式中，
A(i)
是
i
次谐波的幅度，
N
为快速傅里叶变换的点数
。
[0045]实施例：直接用分压器或从电压互感器
PT
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：以第一采样周期采样被分析的电压信号得到
V(n)
，并对
V(n)
进行测频；通过变采样滤波器将
V(n)
变换为
V`(m)
，
V`(m)
对应的采样周期为第二采样周期；对
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值；根据所述绝对值得到谐波的幅度
。2.
根据权利要求1所述的一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法，其特征在于，所述第二采样周期
T2
满足：式中，
T1
为第一采样周期，
N
为快速傅里叶变换的点数，需满足2的整数次幂，
g
为基波所在的快速傅里叶变换点序号，
f
为对
V(n)
进行测频得到的频率
。3.
根据权利要求1所述的一种基于软件变采样率的电力谐波分析的方法，其特征在于，所述对
V`(m)
做点数为
N
的快速傅里叶变换，并取绝对值为：
D(k)
＝
|X(k)|<...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅石雨，吴英军，熊建华，
申请(专利权)人：嘉兴市科讯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：