[發明專利]基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法

有效

• 申請號: 201810707645.7
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108957128B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 徐艷春;杜于飛;李振興;李振華
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：通過電流互感器，將高壓側電流轉換到低壓側可供儀器采樣的離散信號；

步驟2：構造與離散信號長度一致的混合卷積窗，并對該混合卷積窗的主瓣進行多項式擬合，獲得大致的主瓣輪廓；

步驟3：將步驟2所構造出的窗函數與離散信號相乘，并對乘積進行離散傅里葉變換DFT，獲得信號的頻譜信息；

步驟4：搜索頻域上各峰值，判斷局部是否存在主瓣干擾現象；

步驟5:對于存在主瓣干擾的區域，選擇受主瓣干擾較輕的譜線建立插值公式，進而預計算出一組諧波參數的解；

步驟5中，對受主瓣干擾較輕的譜線的選擇依據為：

1)、當局部僅有兩個正弦波，二者相互干擾時；應選擇取偏向峰值外側、響度在160dB附近的數根譜線建立插值公式；

2)、當部存在的間諧波數量較多時；最左、最右側的正弦波應選取偏向峰值外側、響度在160dB附近的數根譜線建立插值公式，位于中部的正弦波選擇峰值附近的譜線建立插值公式；

步驟6；以步驟5中預計算的解作為初始值，通過加速的PSO算法改善其精度。

2.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟1中，所述離散信號包括電流信號、或者電壓信號。

3.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟2中，所述混合卷積窗的階數允許為4、8、16，且構成該卷積窗的各單元只能為三角窗或矩形窗。

4.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟2中，所述多項式擬合以各譜線的響度作為自變量；以該譜線對應的頻率作為因變量。

5.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟4中，判斷是否存在主瓣干擾的依據為：首先，判斷任意兩個峰值之間的距離是否小于半個主瓣寬度，若小于，則存在主瓣干擾；若大于，則須進一步分析；將各峰值處的譜線輪廓與主瓣輪廓對比，若輪廓偏差較大，則存在主瓣干擾；反之，則不存在主瓣干擾。

6.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟5中，預計算出一組諧波參數的解，該解為z′×3的矩陣，z′為局部范圍內存在的正弦波個數，每一行矩陣中，包括該正弦波的頻率、幅值、相角等參數。

7.根據權利要求1所述基于三角-矩形混合卷積窗及加速PSO算法的間諧波檢測方法，其特征在于：步驟6中，PSO算法包括PSO本身的特征和加速算法的特征，其中：

PSO算法本身的特征在于：

1)、群體中第i個粒子的格式為：

其中：

p(i)為第i個粒子；對于存在z′個正弦波的主瓣干擾區域，其參數整理如下；

f為頻率列相量，有：為第z′個正弦波的頻率預計算值；

A為幅值列相量，有：為第z′個正弦波的幅值預計算值；

為相角列相量，有：為第z′個正弦波的相角預計算值；

2)、該算法的目標函數為：實際頻域內各矢量的幅值、相角，與根據粒子數據重構出的各矢量幅值、相角之間相對誤差的均值，即：

其中：

X(k′_g)為實際離散傅里葉變換得到的矢量；

為根據粒子數據重構得到的矢量；

g為所觀測的局部頻域中，第g支譜線的編號；

k′_g為第g支譜線的調整頻率；

符號arg[·]表示矢量的相角；

Fit(i)為第i個粒子的適應度，數值越小越好；

PSO加速的特征體現在3個方面：

1)采用變慣性權重：ω＝ω_St-(ω_St-ω_Ed)×(t/T_max)²

其中：

ω_St為初始權重，建議取值0.9；ω_Ed為終止權重，建議取值0.4；t為迭代次數；T_max為最大迭代次數；由于諧波檢測對算法實時性有一定要求，建議T_max的取值不超過100；

2)僅選擇三角窗或矩形窗作為構成卷積窗的單元；

3)當頻率的數值精度低于10^-5時，將其數值鎖定在10^-5量級上。