[發(fā)明專利]基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211546331.6
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN115575707A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖春;姚俊峰;張俊偉;李俊午;張建民;王暉南;劉佳易;趙園;高飛
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山西省電力公司營銷服務(wù)中心
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G06F17/14
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 孟肖陽;冷錦超

1.基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測裝置，其特征在于：包括采集模塊、小波變換模塊、加窗插值模塊、FFT模塊、輸出模塊，所述采集模塊采集電力系統(tǒng)的信號，作為小波變換模塊的輸入；

所述小波變換模塊用于對采集的諧波信號進行四層小波分解為高頻暫態(tài)分量和低頻穩(wěn)態(tài)分量兩部分，并通過小波分析檢測出信號中含有的各次諧波分析諧波暫態(tài)部分的時域特性，通過模極大值理論分析出信號中各個突變點的位置；

所述加窗插值模塊對通過小波變換模塊得到的低頻穩(wěn)態(tài)分量部分通過加布萊克曼哈里斯窗截斷得到離散的信號，所述FFT模塊對經(jīng)過加窗截斷后的穩(wěn)態(tài)部分進行快速傅里葉變換，將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，得到頻譜信息，再通過加窗插值模塊中的雙譜線插值算法來修正頻譜信息中非同步采樣引起的誤差，得到各次諧波的分量值，并通過輸出模塊輸出基波和各諧波的幅值與頻率。

2.基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：利用小波變換將采集的電力系統(tǒng)信號分解為高頻暫態(tài)分量和低頻穩(wěn)態(tài)分量部分；

步驟2：對其中的穩(wěn)態(tài)部分進行加窗截斷得到離散的信號；

步驟3：采用快速傅里葉變換將截斷后的時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，得到頻譜信息；

步驟4：采用雙譜線插值算法來修正非同步采樣引起的誤差，推導(dǎo)出窗函數(shù)的相位、幅值、頻率的修正公式；

步驟5：運用小波分析檢測出信號中含有的各次諧波分析諧波暫態(tài)部分的時域特性，通過模極大值理論分析出信號中各個突變點的位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測方法，其特征在于：所述步驟2中加窗截斷得到離散信號的窗函數(shù)采用布萊克曼哈里斯窗函數(shù)，并通過擬合閥實現(xiàn)對窗函數(shù)檢測值的修正。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測方法，其特征在于：所述步驟4中采用雙譜線插值算法來修正非同步采樣引起的誤差，推導(dǎo)出的窗函數(shù)的相位、幅值、頻率的修正公式如下：

修正信號相位表達式為：

；

加權(quán)y后修正信號幅值計算表達式為：

；

修正信號頻率表達式為：；

上式中：為離散傅里葉變換后的信號，Δf為頻率分辨率，α為引入?yún)?shù)，其值為，k₀為峰值頻點，k₁、k₂為峰值頻點k₀附近抽樣得出的幅值最大和次大譜線，y₁為k₁譜線的幅值，y₂為k₂譜線的幅值，為次逼近多項式的偶次項系數(shù)，f_s為采樣頻率，N為數(shù)據(jù)截斷長度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于改進FFT算法與小波變換結(jié)合的諧波檢測方法，其特征在于：所述步驟1中采用db24小波進行5層分解，得到高頻暫態(tài)分量和低頻穩(wěn)態(tài)分量。