[發明專利]一種基于Hanning窗的加窗插值DFT的諧波測量方法

有效

• 申請號: 202010159492.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111308198B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 王靚;朱健;王樹剛;李培培;吳棟良;許煒;陳靜
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司揚州供電分公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 葛軍

一種基于Hanning窗的加窗插值DFT的諧波測量裝置及測量方法，包括ARM模塊、Hanning窗的加窗插值模塊、電源模塊、開關量模塊、各個測量模塊、?顯示模塊、存儲模塊、數據通信模塊和控制輸出模塊，其中，核心模塊由Hanning窗的加窗插值DFT模塊與ARM模塊連接組成，基本模塊由測量模塊、電源模塊、開關量模塊、數據通信模塊、?顯示模塊、存儲模塊和數據控制模塊組成，基本模塊與核心模塊連接；基本模塊內的各模塊獨立并存，共同建立在核心模塊正常工作的情況下平穩運行。本發明能夠在進行龐大的運算情況下，兼顧多測量模塊的同時操作，做到數據采樣及時、準確性高、實時性強等優點。

技術領域

本發明涉及諧波分析技術領域，尤其涉及一種基于Hanning窗的加窗插值DFT的諧波測量裝置及測量方法。

背景技術

隨著特高壓智能電網的建設和新能源的推廣，大量具有沖擊性、非線性、不平衡特征的電力電子設備給電力系統電能質量造成了嚴重污染，惡化了電氣設備的電磁環境。同時，電力電子設備因其敏感度高、抗擾動能力不足，對電能質量要求越來越高。在此背景下，電能質量問題受到廣泛關注。解決電能質量污染，關鍵在于解決電網的諧波問題。監測/測試是全面掌控電網諧波現狀的唯一手段，監測/測試數據的準確性是保障諧波分析有效性的前提和基礎。

電力系統的諧波分析，通常是經過離散傅里葉變換(DFT)進行的，然而，在數據采集時，即使采樣頻率滿足了奈奎斯特定理，但如果不是同步采樣，就將帶來泄漏效應以及柵欄效應，使算出的信號參數如頻率、幅值和相位等不準，尤其是相位誤差很大，從而無法滿足準確的諧波測量要求。

發明內容

基于現有技術上存在的不足，本發明提出了一種基于Hanning窗的加窗插值DFT的諧波測量裝置及測量方法，其對窗函數的要求是主瓣窄，旁瓣低，旁瓣跌落速度快等，能大大提高對諧波分析的準確度，降低測量成本。

本發明的技術方案為：包括ARM模塊、Hanning窗的加窗插值DFT模塊、若干測量模塊、電源模塊、開關量模塊、顯示模塊、存儲模塊、數據通信模塊和控制輸出模塊；

所述Hanning窗的加窗插值DFT模塊與ARM模塊連接；若干測量模塊分別與Hanning窗的加窗插值DFT模塊相連，

所述電源模塊、開關量模塊、顯示模塊、存儲模塊、數據通信模塊和控制輸出模塊分別與ARM模塊相連。

若干測量模塊的數量≤5個。

所述存儲模塊的容量不小于32G。

一種基于Hanning窗的加窗插值DFT的諧波測量方法，包括以下步驟：

S1、首先，通過測量模塊對監測點的諧波進行監測；

S2、然后，利用Hanning窗的加窗插值DFT模塊計算測量模塊上傳的諧波數據；

S3、再通過ARM模塊對計算后的數據進行采樣處理；

S4、最后，將數據顯示、傳輸并存儲。

步驟S2中,Hanning窗的加窗插值DFT模塊的計算方法包括以下步驟：

1)、列出一個加窗的頻譜公式，得出模函數；

2)、經過離散傅里葉變化后，得出新的離散分辨率；

3)、利用DFT求得諧波頻譜后，得出“Hanning窗”在主瓣附近的模函數；

4)、模函數僅作用于主瓣范圍，需代入譜線得出中心坐標，最終得出Hanning窗的離散頻譜；

5)、根據上述運算分析得出最終的Hanning窗的加窗插值DFT校正公式。

與現有技術相比，本發明達到的優點與效果有：