[发明专利]一种基于谐波分析仪的电力谐波分析方法和谐波分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体地，涉及一种基于谐波分析仪的电力谐波分析方法和谐波分析仪。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，电力系统的谐波污染日益严重，电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响，电能质量问题受到高度重视，谐波分析技术在电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等众多领域应用广泛，是进行电网监控、质量检验、设备监控的重要技术手段。目前常用的分析方法主要有离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、基于FIR（Finite Impulse Response，有限冲击响应）数字滤波算法、小波变换法和Prony算法等。

在工程应用中，谐波分析总是进行有限点的采样，难以做到严格意义的同步采样。这样，在应用FFT、DFT进行谐波分析时，就会存在由于截断效应导致的长范围泄漏和由于栅栏效应导致的短范围泄漏，使得分析结果精度不高，甚至不可信。

基于FIR数字滤波器的电力系统各次谐波分析是这些方法中原理简单且较为有效的一种算法。FIR数字滤波器可以从信号中过滤出所需的频率分量，但这种方法存在一些副作用，它改变了信号中剩余频率分量的幅度和相位。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中谐波分析时存在栅栏效应的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种基于谐波分析仪的电力谐波分析方法。

根据本发明实施例的一种基于谐波分析仪的电力谐波分析方法，包括：

确定预设基频，根据预设基频为输入信号设计第一FIR梳状滤波器；通过第一FIR梳状滤波器对输入信号进行滤波，并确定滤波后信号的频率；当滤波后信号的频率与预设基频之间的差值小于预设阈值时，将滤波后信号的频率作为输入信号的基频；根据基频确定谐波的频率，并为谐波设计第二FIR梳状滤波器；通过第二FIR梳状滤波器对输入信号进行滤波，确定谐波的信号参数，并将信号参数发送给谐波分析仪的处理单元，信号参数包括：信号幅值和信号相位角。

优选的，基于谐波分析仪的电力谐波分析方法还包括：当滤波后信号的频率与预设基频之间的差值不小于预设阈值时，继续通过第一FIR梳状滤波器对滤波后信号进行滤波，直至再次滤波后信号的频率与预设基频之间的差值小于预设阈值，并将再次滤波后信号的频率作为输入信号的基频。

优选的，确定滤波后信号的频率，包括：

获取滤波后信号的连续三次采样值x(k)、x(k+1)和x(k+2)；

确定滤波后信号的频率为：其中Δt为采样时间间隔。

优选的，确定谐波的信号参数，包括：

获取谐波的连续两次采样值x_i(k)和x_i(k+1)；

确定谐波的信号幅值为：X_i＝2|A_i|；

确定谐波的信号相位角为：φ_i＝angle(A_i)；

其中，f_i为谐波的频率，Δt为采样时间间隔。

优选的，第一FIR梳状滤波器和第二FIR梳状滤波器为FIR窗滤波器；

对于采样序列x(k)＝Xcos(2πfkΔt+φ)，经过FIR窗滤波器进行滤波处理后：