[發明專利]一種電氣化鐵路的高精度實時諧波分析方法

有效

• 申請號: 201310693821.3
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103675447B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 余曉鵬;李瓊林;劉書銘;張振安;代雙寅;張博
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳,李伊寧

1.一種電氣化鐵路的高精度實時諧波分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

A:以固定采樣頻率對電氣化鐵路電壓電流信號進行采集，將采集到的信號進行離散化處理后利用低通濾波器過濾掉高頻噪聲，并通過數字化信息網絡將所得數據集合S(n)傳輸到電鐵諧波分析裝置；

B:將數據集合S(n)中至少3個周期的采樣數據進行周期拓展，得到數量為原采樣數據兩倍或兩倍以上的數據集合S(n')；

C:首先對數據集合S(n')進行加七項Harris窗W(n')處理，得到S_m(n′)＝S(n′)·W(n′)，n′＝0…N-1；其中，N為數據窗的長度；七項Harris窗W(n')為七項Harris窗的離散表達式，

然后對數據集合S_m(n')進行離散傅里葉變換，得到

其中，S_m(k)為S_m(n')的離散傅里葉變換值；A_n,θ_n分別為第n次諧波的幅值和初始相位；W(π(k·Δf-n'·f₀)/f_s)為窗函數W(n')的離散傅里葉變換值；Δf為離散頻率間隔，且其中，f₀為標準基波頻率，f_s為采樣信號頻率；

所述的七項Harris窗W(n')為

D:在離散頻譜中找到距峰值點最近的兩條譜線k₁和k₂；譜線k₁和譜線k₂的幅值分別是y₁和y₂

其中，k₀為真實信號的峰值譜線所在的位置；

E:對于給定的窗函數，將步驟D中得到的兩條譜線k₁和k₂通過雙譜線插值法進行優化，計算曲線擬合的系數；采用雙譜線插值算法，得到優化后的雙譜線插值算法的頻率、幅值計算公式和相位計算公式；

頻率計算公式為：f₀＝(α+k₁+0.5)Δf；

幅值計算公式為：A＝N^-1(y₁+y₂)(b₀+b₂β²+...+b_2lβ^2l)；

相位計算公式為：

θ＝arg[X(k₁·Δf)]+π/2-arg[W(2π·(k₁-k₀)/N]；

其中，參數α＝k₀-k₁-0.5，參數l為需要擬合的多項式的階數；

F:根據步驟E得到基波頻率f₁＝f₀，針對電氣化鐵路的諧波分量特征，計算第i次諧波的幅值、相角和頻率；

計算諧波頻率時，在(i·f₁-5)～(i·f₁+5)范圍中再次尋求相對應的y₁和y₂，然后依次執行步驟D和步驟E，計算該次諧波下的曲線擬合的系數α和β；循環計算，直到所有諧波頻率計算完畢；

G:進行相關的誤差分析；

所述的步驟C中，七項Harris窗的七項系數分別如下：

b₀＝0.2657；b₁＝0.4285；b₂＝0.2217；b₃＝0.0705；b₄＝0.0125；b₅＝0.0010；b₆＝2.4×10^-6；

所述的步驟E中，當N>1000時，使用最小二乘法多項式擬合得到α的表達式α＝g^-1(β)；

所述的步驟F中，對奇數次諧波的幅值和相角進行計算。

2.根據權利要求1所述的電氣化鐵路的高精度實時諧波分析方法，其特征在于：所述的步驟A中，使用互感器對電氣化鐵路電壓電流信號進行采集。

3.根據權利要求2所述的電氣化鐵路的高精度實時諧波分析方法，其特征在于：所述的步驟B中，數據集合S(n')的數量為原數據的三倍。