[發明專利]一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法

有效

• 申請號: 201610142246.1
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105652085B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 易吉良;楊曉芳;李軍軍;歐陽敏;歐陽琴;賀正蕓;劉小文;陳兵
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，該方法包括數據采集及預處理模塊(1)、改進不完全S變換計算模塊(2)、基波和諧波參數估計模塊(3)等3個功能模塊；數據采集和預處理模塊(1)對采集的數據進行規格化處理；改進不完全S變換計算模塊(2)對規格化數據進行改進不完全S變換運算；基波和諧波參數估計模塊(3)首先利用改進不完全S變換的行幅值向量中心段均值求得基波和諧波的幅值，然后根據幅值采用辛格函數的反函數值以及頻譜對應基波和諧波次大譜線和譜峰頻率坐標差值的極性，得到基波和諧波的頻率和相位校正值，進而求得基波和諧波的頻率及相位；本發明為電力系統基波和諧波參數的檢測提供了一種實時精確的手段。

技術領域

本發明涉及電力系統電能質量信號分析和參數估計領域，特別涉及一種基波和諧波參數估計方法。

背景技術

電力系統諧波是一種危害很大的電能質量問題，為有針對性治理諧波，需要快速準確估計其參數。

已有的諧波參數估計方法常采用FFT(快速傅里葉變換)進行分析，但FFT存在柵欄效應和頻譜泄漏，只有在嚴格同步采樣的基礎上才能得到精確的參數值。為克服在非同步采樣情況下FFT方法參數估計的不足，在FFT方法基礎上產生了一些頻譜分析的校正方法，其原理都是根據FFT分析的加窗類型，以及FFT的相關性質，確定信號的頻譜分布函數，結合實際信號的頻譜分布，反推出信號的精確參數。但相關方法對于譜峰檢測并沒有給出明確方法，并且僅適用于穩態信號分析。

S變換在電能質量信號檢測和參數估計領域已有眾多應用。不完全S變換的求解僅針對FFT譜峰進行運算，大大減少了運算時間，且在運算中考慮了譜峰兩側主要譜線的作用，在幅值計算中消除了FFT頻譜泄漏造成的誤差，可以得到信號的精確幅值。同時，在不完全S變換的計算過程中含有對譜峰精確檢測方法，形成了完整應用技術。

發明內容

本發明提供一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，通過僅針對基波和諧波譜峰頻率坐標進行S變換的后續計算，以及利用不完全S變換在幅值估計對頻譜泄漏的修正特性，以解決基波和諧波參數估計的準確性和實時性問題。

一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，包括數據采集及預處理模塊(1)、改進不完全S變換計算模塊(2)、基波和諧波參數估計模塊(3)，所述3個功能模塊依次連接實現電力系統基波和諧波參數的檢測，其數據采集及預處理模塊(1)根據基波和諧波參數檢測指令提取緩沖區的數據段，并對提取的數據進行規格化處理，改進不完全S變換計算模塊(2)對預處理后的數據做改進不完全S變換，得到對應基波和諧波的不完全S變換的復數矩陣，基波和諧波參數估計模塊(3)首先根據改進不完全S變換計算模塊(2)的計算結果求其模矩陣，接著通過計算模矩陣行幅值向量中心段均值求得基波和諧波的幅值，然后采用誤差控制的逐步逼近法求得辛格函數對應基波和諧波幅值的反函數值絕對值，并結合頻譜序列中對應基波和諧波的次大譜線頻率坐標與譜峰頻率坐標差值的極性，確定基波和諧波的頻率校正值，進而得到基波和諧波的頻率值，最后依據頻率校正值求得相位校正值，進而得到基波和諧波的相位值。

所述的一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，其數據采集及預處理模塊(1)所進行的規格化處理為將采集的數據換算為實際值再除以額定值。

所述的一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，其改進不完全S變換計算模塊(2)通過功率譜包絡的動態測度檢測基波和諧波頻率坐標值，動態測度標準化閾值根據信號噪聲強度設定為0.15~0.45之間，所謂標準化為動態測度值除以數據長度。

所述的一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，其改進不完全S變換計算模塊(2)針對檢測到的基波和諧波頻率分別采用不同的窗寬系數進行不完全S變換的高斯窗函數的加窗運算。

所述的一種基于改進不完全S變換的基波和諧波參數估計方法，其基波和諧波參數估計模塊(3)的計算步驟如下：