CN106872777A - 一种谐波和间谐波分离分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种谐波和间谐波分离分析方法，为：对原始电能信号进行采样后划分出不同的分析窗口，对每一分析窗口内的原始电能信号进行加窗计算而得到加窗信号，对加窗信号做时域平均而得到拟谐波信号，对拟谐波信号进行离散傅立叶变换而得到谐波参数；采用分析窗口内的原始电能信号减去拟谐波信号得到拟间谐波信号，对拟间谐波信号依次进行再次加窗计算、在其序列末尾补零以及离散傅立叶变换而得到加密频谱信号，分析加密频谱信号而得到间谐波参数。本发明能够在时域准确分离某一电能质量信号中的谐波与间谐波成分，从而在频域分析信号时抑制两者之间的频谱干扰，提高了谐波与间谐波的检测分析精度。

Description

一种谐波和间谐波分离分析方法
技术领域
本发明属于电力行业，具体涉及一种分析电力信号中的谐波和间谐波成分，获得各次谐波、间谐波成分的频率、幅值、相位等参数的方法。
背景技术
离散傅里叶变换（DFT）是目前电能质量监测装置分析谐波和间谐波的最常用方法。但是，当所分析的电能质量信号中除了含有谐波外，还存在间谐波成分时，即使采样对于基频同步（即采用频率为基波频率的整数倍），分析得出的谐波和间谐波参数仍会存在较大误差。原因在于谐波与间谐波之间会存在频谱间的相互干扰，当某一间谐波成分含量较小时，很容易被谐波的泄漏成分（虚假成分）所淹没，从而检测不出，即便能够被检测出，其参数的计算误差也会受到谐波的泄露影响而变大；同样，间谐波会在谐波频点产生泄漏，影响谐波的分析精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够准确分离出电能信号中的谐波与间谐波成分，从而在频谱分析时抑制二者之间干扰，进而提高分析精度的谐波和间谐波分离分析方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种谐波和间谐波分离分析方法，用于对原始电能信号进行分析而获得谐波和间谐波参数，所述谐波和间谐波分离分析方法为：对所述原始电能信号进行采样而获得采样信号后划分出不同的分析窗口，对每一所述分析窗口内的采样信号进行加窗计算而得到加窗信号，对所述加窗信号做时域平均而得到拟谐波信号，对所述拟谐波信号进行离散傅立叶变换而得到所述分析窗口内的采样信号的谐波参数；采用所述分析窗口内的采样信号减去所述拟谐波信号得到拟间谐波信号，对所述拟间谐波信号依次进行再次加窗计算、在其序列末尾补零以及离散傅立叶变换而得到加密频谱信号，分析所述加密频谱信号而得到所述分析窗口内的采样信号的间谐波参数。
优选的，对所述采样信号以十个周波作为一个所述分析窗口。
优选的，所述加窗计算所采用的加窗类型为hanning窗、Blackman窗或Blackman-Harris窗。
优选的，所述加窗计算的方法为：将所述分析窗口内的采样信号乘以窗口信号而得到所述加窗信号。
优选的，按照一个周波的尺度对所述加窗信号做时域平均而得到所述拟谐波信号。
优选的，对所述原始电能信号进行采样的采样频率大于或等于12.8kHz。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的方法能够在时域准确分离某一电能质量（电力）信号中的谐波与间谐波成分，从而在频域分析信号时，抑制两者之间的频谱干扰，提高了谐波与间谐波的检测分析精度，为电力***问题诊断、电能质量测量评估等提供更准确的信号成分参数。
附图说明
附图1为本发明的谐波和间谐波分离分析方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种用于对原始电能信号进行分析而获得谐波和间谐波参数的谐波和间谐波分离分析方法为：
1、对原始电能信号进行同步采样，采样频率要求大于或等于12.8kHz，从而获得采样信号；
2、对采样信号划分出不同的分析窗口。根据国标要求，以十个周波作为一个分析窗口（例如原始电能信号的基波频率为50Hz，则分析窗口为200ms）；
3、对每一分析窗口内的采样信号进行加窗计算而得到加窗信号。加窗计算所采用的加窗类型可以根据需要而自行选择，例如可以采用hanning窗、Blackman窗或Blackman-Harris窗。加窗计算的方法为：将分析窗口内的采样信号乘以窗口信号而得到加窗信号；
4、按照一个周波的尺度对加窗信号做时域平均而得到拟谐波信号；
5、对拟谐波信号进行离散傅立叶变换而得到分析窗口内的采样信号的谐波参数；
6、采用分析窗口内的采样信号减去拟谐波信号得到差分信号，即拟间谐波信号；
7、对拟间谐波信号依次进行再次加窗计算、在其序列末尾补零以及离散傅立叶变换而得到加密频谱信号；
8、分析加密频谱信号而得到分析窗口内的采样信号的间谐波参数。
与现有的DFT方法比较，本发明的方法通过对信号时域加窗后再时域平均，能够准确地在时域就分离出谐波与间谐波信号，有效抑制了谐波与间谐波之间在频域存在的频谱干扰，从而得到更为准确的谐波和间谐波分析参数，为电力***问题诊断，电能质量信号分析提供更为准确的参数，该方法可以应用于电能质量测量装置，得到高精度的分析结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种谐波和间谐波分离分析方法，用于对原始电能信号进行分析而获得谐波和间谐波参数，其特征在于：所述谐波和间谐波分离分析方法为：对所述原始电能信号进行采样而获得采样信号后划分出不同的分析窗口，对每一所述分析窗口内的采样信号进行加窗计算而得到加窗信号，对所述加窗信号做时域平均而得到拟谐波信号，对所述拟谐波信号进行离散傅立叶变换而得到所述分析窗口内的采样信号的谐波参数；采用所述分析窗口内的采样信号减去所述拟谐波信号得到拟间谐波信号，对所述拟间谐波信号依次进行再次加窗计算、在其序列末尾补零以及离散傅立叶变换而得到加密频谱信号，分析所述加密频谱信号而得到所述分析窗口内的采样信号的间谐波参数。
2.根据权利要求1所述的一种谐波和间谐波分离分析方法，其特征在于：对所述采样信号以十个周波作为一个所述分析窗口。
3.根据权利要求1所述的一种谐波和间谐波分离分析方法，其特征在于：所述加窗计算所采用的加窗类型为hanning窗、Blackman窗或Blackman-Harris窗。
4.根据权利要求1或3所述的一种谐波和间谐波分离分析方法，其特征在于：所述加窗计算的方法为：将所述分析窗口内的采样信号乘以窗口信号而得到所述加窗信号。
5.根据权利要求1所述的一种谐波和间谐波分离分析方法，其特征在于：按照一个周波的尺度对所述加窗信号做时域平均而得到所述拟谐波信号。
6.根据权利要求1所述的一种谐波和间谐波分离分析方法，其特征在于：对所述原始电能信号进行采样的采样频率大于或等于12.8kHz。
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