[发明专利]一种超高次谐波采样方法及装置

说明书

本申请涉及一种基于超高次谐波采样方法及装置。本申请中将超高次谐波采样信号按照周波分割成若干采样区间；在每个采样区间内不同的位置进行取样并拼接在一起形成采样数据，对采样数据进行频谱分析，使得采样能够选取到不同周波内的数据。使本申请的取样方法和装置在综合考虑数据运算速度、存储容量的基础上提高了计算精度，采样方法简洁有效，实现了整体性能最优，对于提高实时分析精度，缓解运算压力具有重要意义。

技术领域

本申请属于电能质量分析技术领域，尤其是涉及一种基于超高次 谐波采样方法及装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展和高比例可再生能源的接入，电网中以 较高开关频率工作的电力电子装置的应用日益增加，由此引发了高频 谐波新问题。2013年的IEEE电力与能源国际会议上，电力系统中电 压、电流的2-150kHz高频谐波分量被定义为超高次谐波(Supraharmonics)。合理、准确地评估超高次谐波发射，不仅能够用 来衡量系统电能质量的优劣，作为电力市场环境下电能按质论价的重 要依据，也是谐波源责任划分的重要参考。

超高次谐波与传统谐波不同，其频谱分布是动态变化的，因此， 为了准确掌握超高次谐波发射情况，有必要对超高次谐波源进行实时 监测，在线进行频谱分析。然而，由于超高次谐波的宽频域特性，对 采样精度要求较高，数据量较大，严重影响数据处理速度，为实时分 析带来了阻碍。因此，为了提高数据处理速度，实时分析通常采用部 分采样方法。

现有超高次谐波采样方法主要包括三种：IEC 61000-4-7采用的10 个完整周波分析方法、IEC 61000-4-30提出的等间隔采样方法，以及 有学者提出的首末两端采样方法。IEC 61000-4-7方法对完整10周波 进行分析，在分析2-150kHz范围内高频谐波时，数据存储压力较大， 对计算速度的要求也较高。IEC61000-4-30方法要求在采样前通过高 通滤波器和低通滤波器分别滤去频率低于1.5kHz和高于200kHz的分 量，每10周波32个采样区间等间隔采样，每次采样0.5ms，即10 周波数据共采样16ms，小于1周波，每个采样区间单独进行频谱分 析，频率分辨率为2kHz。超高次谐波发射通常集中在开关频率及其 整数倍，波峰频率宽度通常小于2kHz，开关频率从几千赫兹至几十 千赫兹不等，该方法频率分辨率较低，频谱发射规律体现不足，且滤 波器的滤波效果对频谱分析的准确性产生了影响。首末两端采样法每 10周波取首末两个周波，共采样40ms，分别进行频谱分析，频率分 辨率为50Hz。为便于频谱分析，通常认为10周波内波形为准稳态， 忽略幅值波动。然而，实际分析中，由于超高次谐波频谱分布是动态 变化的，上述方法无法体现首末两周波以外超高次谐波发射变化情况。

鉴于此，本发明提出了一种基于合并等间隔采样的超高次谐波采 样方法，在兼顾数据处理时间和频率分辨率的前提下有效提高了计算 精度，可用于实际系统的超高次谐波发射实时在线评估。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种超高次谐波采样方法和装 置，运用本发明中的超高次谐波采样方法，能够解决目前超高次谐波 在线检测无法兼顾数据处理时间和频率分辨率的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于超高次谐波采样方法，包括以下步骤：

S1：获取超高次谐波采样信号；

S2：将超高次谐波采样信号按照周波分割成若干采样区间；

S3：在每个采样区间内不同的位置进行取样并拼接在一起形成采 样数据，对采样数据进行频谱分析。

优选地，本发明的超高次谐波采样方法，S1步骤中读取超高次 谐波采样信号中的周波数量n，S2步骤中的采样区间的数量与周波数 量n相等。

优选地，本发明的超高次谐波采样方法，S1步骤中获取设定的 采样数据的长度T，将每个采样区间均划分为T/n份。