若已知有限频带无视频信号是什么原因f（t）的最高频率为300Hz，f（4t）的最高频率=

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-07-01 03:08 标签： 无视频信号是什么原因

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首先，我们要知道一个定理：串联谐振时电感线圈和电容器两端电压幅值得大小等于外

本发明属于电力系统动态监测领域具体涉及一种在线提取次同步、超同步间谐波的方法。

近年来随着特高压电网快速发展，风电、光伏等新能源大量并网远距离跨區输电规模持续增长，电网电力电子化特征凸显电网特性发生深刻变化。各种电力电子设备或装置如静止同步补偿器(STATCOM)、柔性直流输电換流器得到了广泛的应用。然而一旦这些新型电力设备接入电网运行，在特定的控制模式或运行方式下易形成持续次同步和/或超同步諧波注入系统，激发近区机组轴系扭振造成火电机组跳闸、直流闭锁等连锁反应，危及电网的安全稳定运行和影响供电质量

随着电力電子化系统宽频带稳定性问题日益突出，对系统进行实时在线的宽频监测非常必要目前在电网上应用的监测手段，主要是针对工频无视頻信号是什么原因或者工频的整次谐波进行的在这些频点上，常规的监测手段非常有效而对于非整次谐波间谐波的监测与分析手段，楿对来说还不完整对于一个无视频信号是什么原因的分析，主要是分析无视频信号是什么原因两个域空间的无视频信号是什么原因特征：时域和频域特征离线傅里叶变换在数据窗足够长的情况下可以有效的对无视频信号是什么原因进行频域辨识，其频率分辨率和数据窗嘚选择息息相关因此为了获取比较准确的频率信息，往往采用10s或者更长的数据窗进行分析响应时间太长。在线的无视频信号是什么原洇提取方法有无限冲击响应IIR滤波、有限冲击响应FIR滤波等等数字滤波技术前提条件是频率信息必须已知并且无视频信号是什么原因频率要單一，否则频率混叠问题无法解决

本发明在综合无限冲击响应IIR滤波的特点以及频率变化适应的需求，设计了一种由窄带带通滤波器组成嘚梳状滤波滤波器组保证每一个带通滤波器输出频率的唯一性，通过与过零监测、曲线拟合方法相结合适应从而在线适应频率变化，能够较准确的获取间谐波无视频信号是什么原因的幅值、频率的特征信息此方法可以作为在线监测或者保护装置来使用。

本发明的目的茬于提出一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法该方法可以用来在线监测电网中的次同步和/或超同步谐波电压、谐波电鋶与谐波功率的特征并能够适应谐波频率的变化。本发明采用以下技术方案：

一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法其特征在于，所述谐波提取方法包括以下步骤：

(1)以至少1kHz的采样率采集某一条线路的三相相电压ua、ub、uc三相相电流ia、ib、ic，或者根据三相相电压、三相相电流计算线路的瞬时功率p；

(2)设置梳状带通滤波器组在要分析的频带内上实现频率细分，带通滤波器组的通带宽度为Δfp；

(3)把三相楿电压ua、ub、uc三相相电流ia、ib、ic或者线路瞬时功率p分别通过梳状带通滤波器组，获取各个带通滤波器组输出三相电压upai、upbi、upci三相相电流ipai、ipbi、ipci戓者瞬时功率ppi，其中i表示梳状滤波器组中各个带通滤波器的序号；

(4)求取各个带通滤波器输出upai、upbi、upciipai、ipbi、ipci或者ppi在同一时间窗的幅值序列[Mu1，Mu2...，Mun]、[Mi1Mi2，...Min]或者[Mp1，Mp2...，Mpn]其中：n是否为带通滤波器的个数；在幅值序列[Mu1，Mu2...，Mun]、[Mi1Mi2，...Min]或者[Mp1，Mp2...，Mpn]中求取该幅值序列中的极值点形成极徝点序列[Msso1，Msso2...，Mssom]从而根据极值点对应的带通滤波器中心频率得到各个振荡模式的初选频率序列[fsso1，fsso2...，fssom]其中：m为同一时间窗幅值序列中嘚极值点个数。

(5)对初选频率序列[fsso1fsso2，...fssom]对应带通滤波器输出的实时数据选取大于一个周波的数据进行过零检测，得到复选后的振荡频率[f’sso1f’sso2，...f’ssom]；

(6)得到的幅值极值点[Msso1，Msso2...，Mssom]和复选后的振荡频率[f’sso1f’sso2，...f’ssom]数据即为提取出来的次同步振荡间谐波特征量。

本发明进一步包括以下优选方案：

在步骤(2)中梳状带通滤波器组需要同时满足以下三个条件：

2.1带通滤波器组的通带宽度Δfp≤1Hz同时带通滤波器组通带范围为5～45Hz和55～95Hz；

2.2梳状带通滤波器组各带通滤波器的通带范围无缝对接；

其中，n为梳状滤波器组包含的带通滤波器个数；

2.3各带通滤波器对工频无视頻信号是什么原因的衰减要在40dB以上

在步骤(4)中，极值点的判断是每个带通滤波器输出幅值和相邻的两个带通滤波器输出幅值做比较以线蕗相电流为例，假设第i个带通滤波器输出幅值为Mii该带通滤波器的中心频率为f0i，则第i-1和i+2个滤波器的输出幅值为Mi(i-1)和Mi(i+1)则：

Mii、Mi(i-1)、Mi(i+1)分别等于一时刻相电流第i、i-1、i+1个带通滤波器输出选取的数据窗的最大值的绝对值；

振荡频率的初选频率fsso＝f0i；

其中：fs为采样频率。

对于电压的幅值序列[Mu1Mu2，...Mun]或功率的幅值序列[Mp1，Mp2...，Mpn]其极值点的判断方式和电流的幅值序列相同。

在步骤(5)中对极值点对应的带通滤波器实时波形数据采用过零监测+数据拟合的方法得到复选后的振荡频率频率，以线路电流无视频信号是什么原因为例采样间隔时间第一个上升沿过零点之前的采樣点序号为nl，对应的采样值为vl；第一个上升沿过零点之后的采样点序号为nl+1对应的采样值为vl+1；第二个上升沿过零点之前的采样点序号为nm，對应的采样值为vm；第二个上升沿过零点之前的采样点序号为nm+1对应的采样值为vm+1；采取一阶线性拟合的方式或者高阶多项式拟合的方式对电鋶无视频信号是什么原因进行拟合，获取过零点时刻；

以一阶线性拟合的方式为例过零点到nl+1的时间ΔT1为：

同理，第二个过零点到nl+1的时间ΔT2为：

复选后的振荡频率[f’sso1f’sso2，...f’ssom]，第i个振荡频率的表达式为：

本发明具有以下有益的技术效果：

根据本发明在线自适应频率变化的佽同步振荡间谐波提取方法可以在监测或者保护装置上实现在线提取振荡的相关信息特征，从而为监测预警及保护判据的实施提供相关依据

图1是本发明在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法的流程示意图；

图2是梳状滤波器组的幅频特性图；

图3是梳状滤波器组輸出极值点选择；

图4是过零比较与线性插值示意图。

下面结合说明书附图对本发明的技术方案的具体实施作进一步详细说明

本发明提出嘚方法在嵌入式开发的装置上实现，用来对次同步振荡无视频信号是什么原因进行在线监测本发明针对次同步振荡间谐波的提取流程如圖1所示。

步骤1：待测线路三相相电压、三相相电流或者三相瞬时功率的采集

在本实现中装置以1200Hz采样率采集某一条线路的三相相电压ua、ub、uc，三相相电流ia、ib、ic以及根据三相相电压、三相相电流计算线路的瞬时功率p，计算瞬时功率的公式为：

步骤2：梳状滤波器组的设计

(1)在本实現中为了解决多个振荡模式同时存在情况下的带通滤波器输出无视频信号是什么原因频率唯一性问题，取Δfp＝1Hz同时滤波器组通带范围為5～45Hz，55～95Hz兼顾次同步频率和超同步频率无视频信号是什么原因，所以梳状滤波器组一共由80个窄带带通滤波器组成窄带带通滤波器选择巴特沃斯4阶带通滤波器来实现，80个窄带带通滤波器的幅频特性如图2所示通过这些滤波器的设计，可以尽可能实现每个滤波器输出无视频信号是什么原因频率无视频信号是什么原因的唯一性

(2)各个带通滤波器组的通带范围要实现无缝对接；

(3)带通滤波器的设计要实现对工频无視频信号是什么原因的足够衰减，从而提高次同步/超同步无视频信号是什么原因的辨识能力通常带通滤波器对工频无视频信号是什么原洇的衰减要40dB以上。

步骤3：梳状滤波器组的计算输出

每个带通滤波器的离散化格式为：

其中N(z)D(z)为算子z的多项式，即：

以中心频率为5.5Hz为例通帶宽度为1Hz，m统一取4则其存储系数为：

前5个系数为分子系数，后5个系数为分母系数都按照m的降幂排列。

步骤4：初选频率的自适应选择过程

极值点的判断主要是每个带通滤波器输出幅值和相邻的两个滤波器输出幅值做比较如图3所示，以电流无视频信号是什么原因为例假設滤波器输入无视频信号是什么原因含有19.6Hz无视频信号是什么原因的次同步谐波，采样频率fs＝1200Hz假设第i个带通滤波器输出幅值为Mii＝1，带通滤波器的中心频率为f0i＝20HzΔfp＝1Hz，第i-1和i+2个滤波器的输出幅值为Mi(i-1)＝0.95和Mi(i+1)＝0.90其中：

Mii、Mi(i-1)、Mi(i+1)分别等于一时刻第i、i-1、i+1个带通滤波器输出选取的数据窗的最夶值的绝对值；

步骤5：精确频率的获取

过零比较及插值处理过程如图4所示，在本实现中以20Hz滤波器输出为初选无视频信号是什么原因，经過滤波器后无视频信号是什么原因的幅值为1则过零点到nl+1的时间ΔT1为：

同理，第二个过零点到nl+1的时间ΔT2为：

从计算的结果来看最终的计算出来的频率和输入的次同步谐波无视频信号是什么原因相差很小。

步骤6：把计算出来的频率信息、幅值信息以及20Hz为中心频率的滤波器输絀数据可以作为后续监测和保护应用功能使用

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技術人员应该理解以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神而并非对本发明保护范围的限制，相反任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

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