1.基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:首先将含高次弱幅值谐波信号进行离散采样得到离散序列信号;
步骤2:对步骤1采样得到的离散序列信号,加六项最小旁瓣窗进行加窗处理得到加窗离散序列信号;
步骤3:对步骤2得到的加窗离散序列信号,进行离散傅里叶变换得到离散的谐波信号频谱值;
步骤4:对步骤3得到的谐波信号频谱值,找到各次谐波峰值点附近的四条谱线;
步骤5:对步骤4得到的峰值点附近的四条谱线,建立四谱线频谱值关系,通过四谱线频谱关系求得谱线值与理论频谱值的偏差量,并推导出谐波参数的修正公式,进而求出四谱线插值修正后的谐波参数。
2.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤1中,高次弱幅值谐波信号为 离散采样得到的离散序列信号为
其中,m为谐波次数,M为最高次谐波的次数,f0为信号基波频率,fs为采样频率,Am、fm依次为第m次谐波的幅值、相位和频率。
3.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤2中,加窗后得到的离散序列信号为xM(n)=x(n)wM(n);其中,wM(n)为六项最小旁瓣窗;六项最小旁瓣窗的时域表达式为其中,i为窗函数项数,ai为窗函数系数,N为采样点数。
4.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤2中,六项最小旁瓣窗的系数ai必须满足以下条件:①: ②:为使得六项最小旁瓣窗在相同余弦窗中具有最小的旁瓣峰值电平,必须在窗函数频谱的第1~5个旁瓣添加零点;根据这两个条件约束求得六项最小旁瓣窗系数为:a1=2.9355790e-1,a2=4.5193577e-1,a3=2.0141647e-1;
a3=4.7926109e-2,a4=5.0261964e-3,a5=1.3755557e-4。
5.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤2中,六项最小旁瓣窗是一种优化窗,该窗在相同项数的余弦窗中具有最小的旁瓣峰值电平,为-143dB;可以有效地抑制各次谐波间的相互干扰,从而达到抑制频谱泄漏对电网谐波检测精度的影响。
6.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤3中,离散傅里叶变换的具体步骤为:(3-1):对加窗后的离散序列信号xM(n)进行离散傅里叶变换求得离散频域函数为:其中,△f表示频率分辨率,△f=fs/N; 为六项
最小旁瓣窗的离散频域函数,因此六项最小旁瓣窗的幅值为:
(3-2):忽略负频点的旁瓣影响,将离散频域函数简化为:离散频域函数的幅值为
7.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤4的具体步骤为:根据步骤(3-2)得到的谐波信号值|XM(λ)|,找到各次谐波峰值点附近的四条谱线,设第m次谐波峰值点λm附近四条谱线为λm1、λm2、λm3、λm4,这四条谱线的对应的幅值为ym1=|XM(λm1)|、ym2=|XM(λm2)|、ym3=|XM(λm3)|和ym4=|XM(λm4)|;
其中,λm1和λm2在λm左侧,λm3和λm4在λm右侧,四条谱线位置关系为λm1<λm2<λm3<λm4,大小关系为λm2=λm1+1、λm3=λm2+1、λm4=λm3+1。
8.根据权利要求1所述基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:所述步骤5的具体步骤为:(5-1):设A=ym1+ym2,B=ym3+ym4设四谱线的关系为 设谱线值与理论频谱值的偏移量为β=λm-λm2-0.5,β的范围为[-0.5,0.5],将式(3)代入式α中,求得:从而建立了偏移量β和四谱线的关系,α为β的函数,记为α=g(β);四谱线插值方法的重点是求解出偏移量β,因此可设定反函数β=g-1(α)=G(α);
(5-2):为方便计算出偏移量β,利用曲线拟合方法,设其拟合多项式(一般拟合7次)为:
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β=g7α+g5α+g3α+g1α (5)
将β取[-0.5,0.5]中的一组数据,按0.001的步长,从-0.5到0.5之间取1000个数,代入式(4)中,求得相应的1000个α值;然后,利用MATLAB中的ployfit(α,β)公式,使用曲线拟合方法求得六项最小旁瓣衰减窗四谱线插值方法的偏移量为:β=0.227708α7+0.318904α5+0.598017α3+2.161989α (6)因此,第m次谐波频率、相位参数可以通过式(7)、(8)计算求得;
fm=(λm2+β+0.5)fs/N (7)
(5-3):考虑到距离峰值点最近的谱线值包含的谐波信息量更高,因此给予ym2=|XM(λm2)|和ym3=|XM(λm3)|相对高的加权值,第m次谐波的幅值参数通过四条谱线值进行加权求得:为方便计算出幅值参数Am,令Am=(ym1+3ym2+3ym3+ym4)H(β)/N,则H(β)为:为方便计算出幅值修正参数H(β),利用曲线拟合方法求解,设其合多项式为:H(β)=g6β6+g4β4+g2β2+g0 (11)将β取[-0.5,0.5]中的1000个数,代入式(10)中,求得相应的1000个H(β)值;利用MATLAB中的ployfit(β,H)公式,拟合求出H(β)为:H(β)=0.001247β6+0.018075β4+0.187218β2+1.012911 (12)因此,第m次谐波的幅值参数为:
Am=(ym1+3ym2+3ym3+ym4)H(β)/N (13)。
9.如权利要求1-8所述任意一种基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:优化后的六项最小旁瓣窗时域函数为:wM(n)=2.9355790e-1-4.5193577e-1cos(2πn/N)+2.0141647e-1cos(4πn/N)-
4.7926109e-2cos(6πn/N)+5.0261964e-3cos(8πn/N)-1.3755557e-4cos(10πn/N)该窗函数具有优良的旁瓣性能,其旁瓣峰值电平是相同项数的余弦窗中最小的,为-
143dB。
10.如权利要求1-8所述任意一种基于六项最小旁瓣窗插值的电网高次弱幅值谐波检测方法,其特征在于:适应于对电网高次弱幅值谐波的检测。