一种电力系统谐波分析方法及系统技术方案

技术编号:12470364 阅读:167 留言:0更新日期:2015-12-09 19:35
本发明专利技术公开了一种电力系统谐波分析方法及系统,采用算术傅里叶变换分析采样点数为非2的N次幂的离散信号。由于算术傅里叶变换需要大量不均匀的采样点,而计算机终端采集进来的为均匀采样点,需要先将均匀的离散信号用零次插值法解决样本不一致问题,然后在此基础上进行不均匀采样并用算术傅里叶变换分析信号。为了进一步缩短计算时间,本发明专利技术将算术傅里叶零次插值点位置实现离线计算,使谐波分析计算速度比FFT算法快很多,实时性高。且在采样点数为每周波80点时其运算量要比传统FFT算法小得多。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统谐波分析
,涉及一种电力系统谐波分析方法,具体 为一种基于零次插值的算术傅里叶实时快速电力系统谐波分析方法及系统
技术介绍
数字化变电站采用固定采样频率4kHz采样数据,每周期采样点数为80,不为2的 整数次幂;用传统的离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差, 且运行速度较慢,不满足电力系统谐波分析的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并 行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点, 而目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号 进行插值,解决样本不一致的问题。目前AFT常用的插值算法为零次插值,零次插值点位置 的计算严重影响了 AFT的运算速度。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种可以减少AFT的在线计算量,提高 AFT零次插值算法在谐波分析中的实时计算速度的方法。该方法降低了 AFT的运算量,提高 了其谐波分析速度,使得AFT的实时性得到进一步提高,而且对于其他高阶插值点位置的 离线计算也同样适用,对数字化变电站的快速谐波监测有着重要意义。 本专利技术的方法所采用的技术方案是:一种电力系统谐波分析方法,其特征在于,包 括以下步骤: 步骤1 :对电力系统信号A(t)进行模数转换,获得一个周期内的N个均匀采样值 A (η),所述的电力系统信号A (t)是周期为T的电压或电流信号; 步骤2 :将离散化信号A(η)进行离线零次插值和不均匀采样,将采样结果保存供 AFT直接调用; 步骤3 :调用离线计算点,用AFT计算出信号幅值。 作为优选,步骤1中所述的信号电力系统A(t)是周期为T的函数,其在一个周期 内的N个均匀采样值为A (η),它的离散傅里叶变换(DFT)为:(1):; 式中,0 彡 k 彡 N-l,Wn= e iWN; A(t)的傅里叶级数只含有限项,其表达式如下:(2); 式中f = 1/T:; an,bn为信号A(t)的傅里叶系数。 作为优选,步骤2中所述的将离散化信号A(n)进行离线零次插值和不均匀采样, 首先引入函数Β(2η, α),令(3); 信号A(t)的傅里叶系数an,匕由下列公式求得: (4>; (5); 其中:m = 0, 1,2,…,2n_l「1〈 α〈1 ;u⑴为莫比乌斯函数,计算方法如下:(("' 作为优选,步骤2中所述的将离散化信号A(n)进行离线零次插值和不均匀采样, 具体实现过程为: 令 y = nl,由于 1 = 1,3, 5,…,,其中 η = 1,2, 3, "·,Ν ;得到 y 的取值范围: 1,2,3,4,5,...,N; 则 : (? (8), 用MATLAB里的floor函数实现采样点位置的保存,省去了每次循环都要再次选择 再采样点的计算量,从而提高了 AFT算法进行谐波分析的实时计算速度。 作为优选,步骤3中所述的用AFT计算出信号幅值,是直接调用离线位置的值,输 入至AFT计算程序,输出信号幅值。 本专利技术的系统所采用的技术方案是:一种电力系统谐波分析系统,其特征在于: 包括模数转换模块、零次插值和再采样模块和实际信号幅值获得模块; 模数转换模块用来对电力系统信号A(t)进行模数转换获得离散化信号A(n),所 述的电力系统信号A(t)为电压信号或电流信号; 零次插值和再采样模块用于将离散化信号每周期的80个采样点用零次插值法插 值成连续函数;在获得的零次插值连续函数上不均匀采样,保存采样点位置,作为此后AFT 直接调用的离线数据; 实际信号幅值获得模块用于调用离散数据代入AFT主程序进行计算,根据AFT变 换后的信号频谱图和数据获得实际信号幅值。 与现有技术相比,本专利技术具有以下优点和有益效果: (I)AFT算法对采样点数没有限制、算法程序简单、易于实现,将其运用在数字化变 电站谐波分析检测中,其在处理80或者200点采样样本点时的速度较快,在实际谐波监测 中实时性较高。 (2)AFT算法中的零次插值位置点的实现过程进行离线计算,在AFT计算交替平均 数时可直接进行调用,省去了零次插值位置点计算中一定的乘法和加法计算量,近而降低 了 AFT算法的运算量,提高了其谐波分析速度,实时性得到进一步提高。【附图说明】 图1 :为本专利技术实施例的方法流程图; 图2 :为本专利技术实施例的AFT仿真频谱; 图3 :为本专利技术实施例的FFT仿真频谱。【具体实施方式】 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术,下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术,并不 用于限定本专利技术。 请见图1,本专利技术提供的一种电力系统谐波分析方法,包括以下步骤: 步骤1 :对电力系统信号A(t)进行模数转换,获得一个周期内的N个均匀采样值 A (η),电力系统信号A (t)是周期为T的电压或电流信号; 电力系统信号A(t)是周期为T的函数,其在一个周期内的N个均匀采样值为 A (η),它的离散傅里叶变换(DFT)为:(I):;.. 式中,0 彡 k 彡 N-l,Wn= e iWN; A(t)的傅里叶级数只含有限项,其表达式如下:(2); 式中;an,bn为信号A(t)的傅里叶系数。 步骤2 :将离散化信号A(η)进行离线零次插值和不均匀采样,将采样结果保存供 AFT直接调用; 首先将信号函数A(t)中引入函数Β(2η,α),令(3); 信号A(t)的傅里叶系数an,bn可由下列公式求得:(4)? CN 105137183 A VL 4/6 贝(5); 其中:m = 0, 1,2, ···,2n_l「1〈 α〈1 ;u⑴为莫比乌斯函数,计算方法如下:(6) 由于算术傅里叶变换需要大量不均匀的采样点,而计算机终端采集进来的是均匀 的样本点,AFT算法采用零次插值来解决样本不一致问题,AFT零次插值的实现过程就是找 到各个零次插值序列点。这个实现过程需要一定的乘法和加法计算量,为缩短在线实时计 算时间,将此过程离线计算,供AFT主程序直接调用。 对当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统谐波分析方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:对电力系统信号A(t)进行模数转换,获得一个周期内的N个均匀采样值A(n),所述的电力系统信号A(t)是周期为T的电压或电流信号;步骤2:将离散化信号A(n)进行离线零次插值和不均匀采样,将采样结果保存供AFT直接调用;步骤3:调用离线计算点,用AFT计算出信号幅值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:魏盛凯乐健丁稳房廖力
申请(专利权)人:湖北工业大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1