一种用于电力系统的谐波分析方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电力系统的谐波分析方法，包括获得电力系统信号，并对所述电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；对所述拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。本发明专利技术采用三次样条插值算法进行函数拟合，精度更高，误差小，能够保证电力系统谐波分析的准确性。本发明专利技术还公开了一种用于电力系统的谐波分析装置，在此不再赘述。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐波分析
，特别是涉及一种用于电力系统的谐波分析方法及其装置。
技术介绍
算术傅里叶变换(ArithmeticFouriertransform,AFT)是一种结构简单，乘法量少，适宜于分析谐波信号的算法，可用于电力系统的谐波分析。但用AFT分析时需要不均匀取样，目前电力系统中，电力系统信号需要先在硬件采集卡中均匀采样后再输出至外界进行谐波分析，而硬件采集卡不能进行不均匀采样，即输出至外界的采样信号一定是均匀采样信号，故为达到不均匀采样的目的，需先用样条插值法将均匀采样后得到的离散信号连续化后，再进行不均匀采样，最后通过AFT进行谐波分析。目前，插值过程所采用的插值算法为零次插值，该算法在采样频率较低时会引入较大误差，导致计算精度低，不能满足电力系统谐波分析的要求。因此，如何提供一种误差小、精度高的用于电力系统的谐波分析方法及其装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于电力系统的谐波分析方法及其装置，采用三次样条插值算法进行函数拟合，精度更高，误差小，能够保证电力系统谐波分析的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于电力系统的谐波分析方法，包括：获得电力系统信号，并对所述电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；对所述拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。优选地，所述对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理的过程具体为：确定所述离散化信号的分布区间[a,b]，其中a＝x0＜x1……＜xn＝b，(xi,yi)为所述离散化信号的采样点，依据三次样条插值关系式和自由边界条件得到三次样条插值一阶导数关系式，其中，所述三次样条插值关系式为：其中，mi-1＝xi-xi-1；所述自由边界条件为：A”(x0)＝y0”＝0A”(xn)＝yn”＝0所述三次样条插值一阶导数关系式为：μiA'(xi-1)+2A'(xi)+λiA'(xi+1)＝δi其中，参数关系式为：μ0＝0,δ0＝δn＝0,λn＝0；依据所述自由边界条件、所述参数关系式求解所述三次样条插值一阶导数关系式，并将得到的结果带入所述三次样条插值一阶导数关系式内，得到所述拟合后的连续函数。优选地，均匀采样时，每周期的采样点为80-200个。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种用于电力系统的谐波分析装置，包括：信号获得模块，用于获得电力系统信号；第一采样模块，用于对所述电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；三次样条插值模块，用于对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；第二采样模块，用于对所述拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。优选地，所述信号获得模块为电压传感器或电流传感器。优选地，所述第一采样模块具体为硬件采集卡。本专利技术提供了一种用于电力系统的谐波分析方法及其装置，对电力系统信号均匀采样后得到的离散化信号进行三次样条插值拟合，得到近似于电力系统信号的连续信号，然后再对该连续信号进行不均匀采样。相比零次样条插值算法来说，三次样条插值算法的限制条件更多，精度更高，使得拟合后得到的连续函数更接近电力系统信号，当采样频率较低时，也不会引入过多的误差影响算术傅里叶变换的结果，保证了电力系统谐波分析的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种用于电力系统的谐波分析方法的过程的流程图；图2为本专利技术提供的一种用于电力系统的谐波分析装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种用于电力系统的谐波分析方法及其装置，采用三次样条插值算法进行函数拟合，精度更高，误差小，能够保证电力系统谐波分析的准确性。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种用于电力系统的谐波分析方法，参见图1所示，图1为本专利技术提供的一种用于电力系统的谐波分析方法的过程的流程图；该方法包括：步骤s101：获得电力系统信号，并对电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；可以理解的是，这里的电力系统信号一般为电流信号或电压信号，采集电力系统信号的装置多为硬件采集卡，该装置仅能够进行均匀采样，然后再把得到的离散化信号输出至外界进行谐波分析。具体的，当均匀采样时，每周期的采样点为80-200个。当然，本专利技术不限定每周期的具体采样点的个数，以上仅为优选方案，由于三次样条插值拟合的精度较高，即使采样频率较低也不会引入过多误差，影响谐波分析。步骤s102：对离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；步骤s103：对拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。其中，这里的不均匀采样以及三次样条插值拟合处理均可由软件完成，当然，本专利技术对此不做限定。具体的，对离散化信号进行三次样条插值拟合处理的过程具体为：确定离散化信号的分布区间[a,b]，其中a＝x0＜x1……＜xn＝b，(xi,yi)为离散化信号的采样点，依据三次样条插值关系式和自由边界条件得到三次样条插值一阶导数关系式，其中，三次样条插值关系式为：其中，mi-1＝xi-xi-1；自由边界条件为：A”(x0)＝y0”＝0A”(xn)＝yn”＝0三次样条插值一阶导数关系式为：μiA'(xi-1)+2A'(xi)+λiA'(xi+1)＝δi其中，参数关系式为：μ0＝0,δ0＝δn＝0,λn＝0；依据自由边界条件、参数关系式求解三次样条插值一阶导数关系式，并将得到的结果带入三次样条插值一阶导数关系式内，得到拟合后的连续函数。另外，设定拟合后的连续信号A(t)是基波频率为f的信号，则连续信号表达式为：其中，算术傅里叶变换过程中，令参数表达式如下，进而获得不同的谐波分量：其中，m＝0,1,2,…,2n-1；-1＜α＜1，u(l)为莫比乌斯函数，其定义关系式为：其中，pi为相异素数；当l为素数或奇数个不同素数的乘积时，u(l)＝-1；当l为偶数个不同素数的乘积时，u(l)＝1；当l中存在平方因子时，u(l)＝0。本专利技术提供了一种用于电力系统的谐波分析方法，对电力系统信号均匀采样后得到的离散化信号进行三次样条插值拟合，得到近似于电力系统信号的连续信号，然后再对该连续信号进行不均匀采样。相比零次样条插值算法来说，三次样条插值算法的限制条件更多，精度更高，使得拟合后得到的连续函数更接近电力系统信号，当采样频率较低时，也不会引入过多的误差影响算术傅里叶变换的结果，保证了电力系统谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力系统的谐波分析方法，其特征在于，包括：获得电力系统信号，并对所述电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；对所述拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统的谐波分析方法，其特征在于，包括：获得电力系统信号，并对所述电力系统信号进行均匀采样，得到离散化信号；对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理，得到拟合后的连续函数；对所述拟合后的连续函数进行不均匀采样，并对采样数据进行算术傅立叶变换，依据得到的变换后的信号频谱图以及数据进行谐波分析处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述离散化信号进行三次样条插值拟合处理的过程具体为：确定所述离散化信号的分布区间[a,b]，其中a＝x0＜x1……＜xn＝b，(xi,yi)为所述离散化信号的采样点，依据三次样条插值关系式和自由边界条件得到三次样条插值一阶导数关系式，其中，所述三次样条插值关系式为：A(x)=A′(xi-1)(xi-x)36mi-1+A′(xi)(x-xi-1)36mi-1+(yi-1-A′(xi-1)mi-126)xi-xmi-1+(yi-A′(xi)mi-126)x-xi-1mi-1]]>其中，mi-1＝xi-xi-1；所述自由边界条件为：A”(x0)＝y0”＝0A”(xn)＝yn”＝0所述三次样条插值一阶导数关系式为：μiA'(xi-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏高峰，沈黎明，鲍力巍，谭超，安利民，芦晓鹏，刘晓光，刘战伟，李琳，陈阳，赵慧光，屈毅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司新乡供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11