[發明專利]一種基于滑動窗口和半定規劃的諧波信號分析方法

有效

• 申請號: 201811357725.0
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109490625B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 沈興來;姜華;白金花;胡凱;李磊
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

本發明涉及一種基于滑動窗口和半定規劃的諧波信號分析方法，不同于傳統頻域求解方法，本發明首先使用原子范數刻畫電力系統諧波信號的時域稀疏特征，并采用滑動窗口的形式依次對截取的子集建立諧波信號分析數學模型，進而通過半定規劃求解該問題并進行三角分解即可得到信號的幅值和頻率，最終通過平均方式得到該信號的幅值和頻率。該方法的好處在于在時域處理，克服了頻域和頻譜泄露和非同步采樣給計算精度帶來的影響，具有較高的頻率分辨率和分析精度。

技術領域

本發明涉及電能質量分析與控制領域，具體涉及一種基于滑動窗口和半定規劃的諧波信號分析方法。

背景技術

近年來，隨著干擾性負荷的增加以及設備對諧波的敏感程度增加，諧波對電力系統的影響也愈發嚴重，諧波污染已經成為一個亟待關注的問題。一般認為，整數次諧波的頻率為基波頻率的整數倍。除此之外，電網還存在著豐富的非整數次諧波，即間諧波，其頻率不是基波頻率的整數倍，且其頻譜可能呈現離散形式或者連續形式。

目前有很多諧波分析方法，但它們大多基于FFT，IEC標準61000-4-7也推薦FFT作為諧波測量的最基本方法。誠然，這些方法簡單并且計算代價小，在同步采樣條件下，即可實現對諧波的高精度分析，然而這些基于FFT的方法對頻率偏移敏感，對采樣的條件比較苛刻而且存在頻譜泄露和柵欄效應等問題，同時基于FFT的參數估計方法全都受不確定原理的傅里葉分辨率的限制，特別的，頻率差為Δω的兩個正弦波信號，需要比2π/Δω更長的數據長度，這些缺陷在對間諧波的分析的時候更明顯。因此，尋找可以避開FFT分辨率限制的方法具有十分重要的價值。

本發明利用滑動窗口和半定規劃實現了電力系統諧波/間諧波信號分析，克服了FFT的頻譜泄露和柵欄效應。

發明內容

根據現有技術的不足，本發明提供一種基于滑動窗口和半定規劃的諧波信號分析方法，利用滑動窗口和半定規劃實現了電力系統諧波/間諧波信號分析，克服了FFT的頻譜泄露和柵欄效應。

本發明按以下技術方案實現：

一種基于滑動窗口和半定規劃的諧波信號分析方法，該方法如下：

(1)對信號x(n)從第一個采樣點開始，選擇其后連續的M個點形成子集然后從第二個點開始，選擇其后連續的M個點形成子集依次類推，采用滑動窗口的形式，形成子集這里下標m∈[1,N-M+1]表示子集以x(m)開始，子集的范圍為

(2)對于利用ADMM方法求解如下半定規劃問題

求解出上式中最優解(x,t,u)；

(3)通過對T(u)進行三角分解即可得到子集電力系統諧波和間諧波的頻率和幅值

(4)對N-M+1個大小為M的不同窗口的估計結果求均值為諧波和間諧波的頻率和幅值，即：

本發明有益效果：

該方法的好處在于在時域處理，克服了頻域和頻譜泄露和非同步采樣給計算精度帶來的影響，具有較高的頻率分辨率和分析精度。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面對本發明的實施例進行詳細說明。