[发明专利]一种电网信号频谱的分析方法及系统

说明书

本申请公开了一种电网信号频谱的分析方法及系统，方法包括：对常规窗函数进行改进得到平顶窗函数，采用平顶窗函数对电网信号加窗处理后进行FFT运算得到第二频谱，改进后的平顶窗使FFT谱的幅度估计精度大大提高，改善了频谱泄露和栅栏效应引起的FFT谱幅度估计精度；并通过常规窗函数对电网信号加窗处理后并进行FFT运算得到第一频谱，采用能量重心修正方法、DFT系数插值运算，并通过迭代来提高算法收敛性，对第一频谱的频率进行修正从而得到第一频率；较其他算法具有计算量小、迭代次数少的优点；最后将第一频谱的频率和第二频谱的幅度作为电网信号校正谱的频率和幅度。从而解决了现有技术无法同时满足对电网信号频谱进行快速、准确的分析的技术问题。

技术领域

本申请涉及频谱分析技术领域，尤其涉及一种电网信号频谱的分析方法及系统。

背景技术

利用FFT(快速傅里叶变换)对电网信号分析是一种简单高效的测量方法，但是利用FFT对信号做快速傅里叶变换时，该方法存在计算量较大，计算时间长，因而实时性不好；而且存在频谱泄漏现象和栅栏现象，当采样不同步时，谐波检测结果会出现较大误差，进而影响电能测量的准确度。

目前，主要采用加窗插值算法以及同步采样技术来减少电网计量过程中因不同步采样而引起的误差。对FFT算法进行的优化的方法主要有：通过引入差值和窗函数对采样信号进行加权计算，改善频谱泄露的状况，窗函数的性能对改进的算法的性能具有决定性的作用，要使窗函数获得理想的效果，应尽量使主瓣宽度窄、旁瓣峰值小，但是这两个属性是相互制约的，从而使得现有的方法无法同时满足对电网信号频谱进行快速、准确的分析。

发明内容

本申请提供了一种，用于解决现有技术无法同时满足对电网信号频谱进行快速、准确的分析的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电网信号频谱的分析方法，所述方法包括：

S1、对待分析的电网信号分别采用常规窗函数和平顶窗函数进行加窗后，进行点数为N的FFT运算，得到第一频谱和第二频谱，所述电网信号长度为Ns；

S2、通过能量重心修正法获取所述第一频谱的频率的初始偏差值，并根据所述初始偏差值获取所述第一频谱的峰值位置I；对所述峰值位置I进行DFT系数插值运算得到最终偏差值；

S3、根据所述最终偏差值计算得到所述第一频谱的频率；

S4、将所述第二频谱的幅度和所述第一频谱的频率设为所述电网信号的校正谱的幅度和频率。

可选地，步骤S2，具体包括：

S01、对所述第一频谱的N-Ns部分进行补零后，获取所述第一频谱的峰值位置I；

S02、根据所述峰值位置I、所述峰值位置I与所述第一频谱的频率的偏差值，建立所述第一频谱的频率公式，并建立所述峰值位置I的第一边界位置和第二边界位置的插值DFT系数公式；

S03、根据所述频率公式和所述插值DFT系数公式进行转换，得到所述偏差值的函数；

S04、基于所述偏差值的函数进行迭代直至达到预置迭代次数，得到所述最终偏差值。

可选地，步骤S3，具体包括：

将所述最终偏差值代入所述频率公式计算，得到所述第一频谱的频率。

可选地，所述平顶窗函数为：