[發(fā)明專利]基于頻譜分辨率自適應(yīng)的雙譜線插值DFT諧波分析方法、系統(tǒng)及介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010171040.8
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111308199A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李愷;卜文彬;陳向群;譚海波;解玉滿;黃紅橋;談叢;王海元;周宇燁;楊茂濤;黃瑞;陳浩
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;國網(wǎng)湖南省電力有限公司供電服務(wù)中心（計(jì)量中心）;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種基于頻譜分辨率自適應(yīng)的雙譜線插值DFT諧波分析方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，本發(fā)明方法包括針對輸入的M點(diǎn)采樣值序列對前N點(diǎn)進(jìn)行加窗計(jì)算諧波信號的基波粗糙頻率f并計(jì)算采樣點(diǎn)數(shù)N_i；對采樣點(diǎn)數(shù)N_i點(diǎn)采樣序列進(jìn)行加窗雙譜線插值DFT計(jì)算獲得頻率修正系數(shù)；求解基波特征參量，針對k次諧波：對基波頻率進(jìn)行k倍倍頻得到k次諧波頻率；根據(jù)k次諧波頻率逆推頻率修正系數(shù)；在基波頻率和基波相位的基礎(chǔ)上，根據(jù)頻率修正系數(shù)修正得到k次諧波頻率和k次諧波相位。本發(fā)明通過頻譜分辨率自適應(yīng)抑制基波對諧波計(jì)算的頻譜干擾，并通過倍頻逆推求取整次諧波，能夠避免插值計(jì)算諧波帶來的誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)諧波信號分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻譜分辨率自適應(yīng)的雙譜線插值DFT諧波分析方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，用于分析電力系統(tǒng)諧波信號提取其中的特征信息。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)中電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生大量的諧波，極大地威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對電力系統(tǒng)中存在的電力系統(tǒng)諧波信號進(jìn)行檢測并分析，以防治諧波危害，是十分必要的。由于電力系統(tǒng)的時(shí)域信號存在多種諧波及寬帶隨機(jī)噪聲，因此很難進(jìn)行信號特征信息的直接測量。

離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)作為一種經(jīng)典的頻譜分析方法，實(shí)現(xiàn)頻譜分離的同時(shí)，具有較高的信噪比增益，常被應(yīng)用于電力系統(tǒng)基波、諧波特征信息的檢測。通常采用時(shí)域加窗函數(shù)、頻域譜線插值的方法來提高DFT算法精度。多年來，窗函數(shù)經(jīng)歷了從Hannning窗到Nuttull窗的演變，插值方法的加權(quán)譜線數(shù)量也從一根增加到兩根、乃至三根。因此，窗函數(shù)旁瓣電平不斷減小、插值譜線數(shù)量不斷增多，算法的頻譜泄露和柵欄效益得到抑制，算法精度得到提升。但是現(xiàn)有算法仍存在譜間干擾下相位誤差偏大、噪聲背景下相位估計(jì)方差偏大等不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有算法在頻譜干擾、寬帶噪聲存在時(shí)計(jì)算精度上的不足，提供一種基于頻譜分辨率自適應(yīng)的雙譜線插值DFT諧波分析方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，本發(fā)明通過頻譜分辨率自適應(yīng)抑制基波對諧波計(jì)算的頻譜干擾，并通過倍頻逆推求取整次諧波，能夠避免插值計(jì)算諧波帶來的誤差。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于頻譜分辨率自適應(yīng)的雙譜線插值DFT諧波分析方法，步驟包括：

1)輸入M點(diǎn)采樣值序列；

2)針對M點(diǎn)采樣值序列對前N點(diǎn)進(jìn)行加窗，基于FFT變換計(jì)算諧波信號的基波粗糙頻率f，其中N為2的整數(shù)次方；

3)根據(jù)諧波信號的基波粗糙頻率f，計(jì)算滿足頻率分辨率自適應(yīng)要求的采樣點(diǎn)數(shù)N_i；

4)對采樣點(diǎn)數(shù)N_i點(diǎn)采樣序列進(jìn)行加窗雙譜線插值DFT計(jì)算，獲得頻率修正系數(shù)δ₍₂₎；

5)采用插值方法求解基波特征參量，包括基波幅值A(chǔ)₁、基波頻率f₁和基波相位

6)針對任意指定的k次諧波：通過對基波頻率f₁進(jìn)行k倍倍頻得到k次諧波頻率f_k；根據(jù)k次諧波頻率f_k逆推頻率修正系數(shù)δ_k(2)；在基波幅值A(chǔ)₁和基波相位的基礎(chǔ)上，根據(jù)頻率修正系數(shù)δ_k(2)進(jìn)行修正得到k次諧波幅值A(chǔ)_k和k次諧波相位

可選地，步驟6)的詳細(xì)步驟包括：

6.1)指定待修正的k次諧波；

6.2)對基波頻率f₁進(jìn)行k倍倍頻得到k次諧波頻率f_k；