[發明專利]一種基于濾波和采樣計算諧波幅值的采樣頻率確定方法

有效

• 申請號: 201310512239.2
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103529295A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 佟曉白;黃世年;金顯吉
• 申請（專利權）人: 佟曉白
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165;G01R19/25;H03M1/54
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;李涵

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別是涉及一種基于濾波和采樣計算諧波幅值的采樣頻率確定方法。

背景技術

信號處理，是對信號進行提取、變換、分析、綜合等處理過程的統稱。目前應用最廣泛的信號處理是對電信號進行處理，其它許多非電信號也是先轉化為電信號然后進行信號處理的。而最常用的信號處理方式是數字信號處理，即通過采樣，將模擬信號轉換為數字信號，然后進行處理。將連續的模擬信號經過采樣和A/D轉換變成離散的數字信號是進行信號處理的基礎。

由香農(Shannon)采樣定理可知，對于一個限帶模擬信號x(t)，采樣頻率ω_s必須大于2倍的限帶信號最高頻率ω_M，即ω_s>2ω_M時，限帶模擬信號x(t)才可由其采樣信號系列x(i)唯一地表示。因此只要被采樣信號不是限帶信號，或者采樣頻率不滿足ω_s>2ω_M時，都將出現頻譜混疊現象，無法由采樣信號系列x(i)準確地表示被采樣的模擬信號。為了將原始輸入信號x′(t)變成限帶信號x(t)，在采樣之前都需要加上一個模擬的低通濾波器將原始輸入信號x′(t)變成限帶信號x(t)，這個模擬的低通濾波器也叫抗混疊濾波器。為了能夠由采樣信號系列x(i)唯一地表示被采樣的模擬限帶信號x(t)，采樣頻率ω_s還必須滿足ω_s>2ω_M。我們知道，采樣頻率越高，裝置的負載率就越大。要降低采樣頻率，就要在滿足有用信號頻率分量全部通過的基礎上降低抗混疊濾波器的截止頻率?？够殳B濾波器的截止頻率越低，濾波器的設計就越復雜，信號經過濾波器的延遲時間就越大。可見降低裝置的負載率與降低濾波器設計的復雜度、縮短信號延遲時間之間是矛盾的。

需要分析的電信號中通常包含直流分量、基波分量和二次及二次以上的諧波分量，不同的分量攜帶著不同的信息，通過對該電信號進行處理，提取出不同的分量，即可獲得相應的信息。在實際應用中，我們有時只提取電信號中某一個分量或者某幾個分量作為工作信號來進行工作的。這就為解決上述降低裝置負載率與降低濾波器設計復雜度、縮短信號延遲時間之間的矛盾提供了可能。例如，在高壓線路距離保護裝置中，是利用電信號的基波分量作為保護動作判據的；在高壓線路零序電流保護裝置中，也是利用電信號的基波分量作為保護動作判據的；在變壓器的差動保護中，除了需要電信號的基波分量作為保護動作的判據外，還需要電信號中的二次諧波分量作為閉鎖條件；在發電機定子繞組接地保護中，需要使用電信號的基波分量來保護從發電機端到發電機繞組中性點之間絕大部分范圍的繞組接地故障，還需要電信號中的三次諧波分量來作為中性點附近的繞組接地死區保護；在小電流接地系統中，當母線或者出線發生一點接地時，為了進行選線操作，除了需要電信號中的基波零序分量外，還需要電信號中的三次諧波分量和五次諧波分量作為輔助判據進行選線。

因此，如何將上述技術問題加以解決，即為本領域技術人員的研究方向所在。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于濾波和采樣計算諧波幅值的采樣頻率確定方法，通過對實際的應用系統分析發現，在很多情況下，工作信號是由輸入信號的部分分量組成的，并且工作信號的最高頻率遠遠小于輸入信號的最高頻率。在對工作信號進行深入分析的基礎上，本發明提出了一種基于濾波和采樣計算諧波幅值的采樣頻率確定方法。利用本發明的技術方案，能簡化低通濾波器的設計，縮短信號的延遲時間，降低裝置的負載率。

為了達到上述目的，本發明提供一種基于濾波和采樣計算諧波幅值的采樣頻率確定方法，被采樣的電信號包括直流分量、基波分量和二次及二次以上的諧波分量，該方法包括如下步驟：

步驟101：確定A/D輸入信號中所求諧波最高頻率ω_m；

步驟102：根據所求諧波最高頻率ω_m和頻率裕度ω_Δ得到用于設計濾波器的理論準截止頻率ω_d，ω_d=ω_m+ω_Δ；

步驟103：根據理論準截止頻率ω_d確定濾波器實際準截止頻率ω′_d，ω′_d≥ω_d；

步驟104：確定采樣頻率ω_s，ω_s=ω′_d+ω_m；