專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
高壓輸電線路正序參數(shù)和零序參數(shù)以及線路間的互阻抗和耦合電容均是電網(wǎng)重要的系統(tǒng)參數(shù)，是電網(wǎng)保護(hù)整定，無(wú)功補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要依據(jù)。運(yùn)行規(guī)程(《架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《110千伏及以上送變電基本建設(shè)工程啟動(dòng)驗(yàn)收規(guī)程》、《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置運(yùn)行管理規(guī)程》及《DL/T559-94》、《DL/T584-95》等)規(guī)定，輸電線路在新建，改建后，必須實(shí)測(cè)參數(shù)后才能投入運(yùn)行。電網(wǎng)密集程度越來(lái)越高，同塔雙回或者多回線路成為常態(tài)，線路間耦合的緊密程 度達(dá)到空前的水平，電磁耦合感應(yīng)的工頻干擾電流可以達(dá)到100A，高可靠性電能供給的需求使得通過(guò)停電來(lái)降低干擾水平越來(lái)越不容易操作，傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法中，采用工頻電源進(jìn)行試驗(yàn)的方法不能消除干擾對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，采用偏離工頻干擾(50Hz)的異頻信號(hào)測(cè)量線路參數(shù)，在頻域分離有用的異頻測(cè)試信號(hào)和干擾信號(hào)的方法應(yīng)運(yùn)而生，異頻測(cè)試方法在介質(zhì)損耗測(cè)量和大型接地網(wǎng)參數(shù)測(cè)量中也有廣泛應(yīng)用。目前現(xiàn)有的技術(shù)具有其局限性。異頻測(cè)試方法的信號(hào)處理關(guān)鍵在于頻域信號(hào)分離，要準(zhǔn)確分離測(cè)試信號(hào)和干擾信號(hào)得到穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果，干擾信號(hào)在測(cè)試頻點(diǎn)的衰減要達(dá)到40db及以上?，F(xiàn)有方法采用離散傅里葉變換，采集一個(gè)或者兩個(gè)工頻周期被測(cè)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行諧波分析，在頻域上分離有用的異頻測(cè)試信號(hào)和工頻干擾信號(hào)。由于異頻測(cè)試中測(cè)試信號(hào)頻點(diǎn)距離工頻(50Hz)頻點(diǎn)很近，一般取±2. 5Hz或者±5Hz，則必然導(dǎo)致信號(hào)數(shù)據(jù)序列對(duì)異頻測(cè)試信號(hào)非整周期采樣，雖然可以采用多種方法補(bǔ)足整周期，也必然會(huì)導(dǎo)致頻域的頻譜泄漏，從而導(dǎo)致系統(tǒng)誤差。只有在信噪比為2 I的條件下才能達(dá)到衰減20db的要求，這在現(xiàn)有干擾環(huán)境條件下，導(dǎo)致試驗(yàn)電源系統(tǒng)龐大，而且測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性均不能滿足測(cè)量要求。總之，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是如何能夠找到一種新型的多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，包括對(duì)兩種頻率混疊信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器；
通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。 優(yōu)選的，所述兩組測(cè)試頻率分別為測(cè)試頻率ω !及測(cè)試頻率ω 2。優(yōu)選的，所述測(cè)試頻率Q1及測(cè)試頻率ω2滿足公式(I )Ico2-Co1I=SJiXm (I)其中，m為正整數(shù)。優(yōu)選的，所述特定時(shí)間長(zhǎng)度是指時(shí)間長(zhǎng)度為IOK的工頻周期；其中，K為從I到10的正整數(shù)。 優(yōu)選的，所述窄帶濾波器所對(duì)應(yīng)的傅里葉變化為、及H(e把)。優(yōu)選的，所述異頻分離信號(hào)y(n)i為異頻信號(hào)Y(II)1及工頻干擾信號(hào)y(n)2 ；其中，i為I或2。優(yōu)選的，所述的多周波采樣頻率補(bǔ)償方法還包括補(bǔ)償混疊的異頻測(cè)試信號(hào)為整周期的信息，使得頻譜泄漏為零。優(yōu)選的，所述的多周波采樣頻率補(bǔ)償方法還包括利用窄帶數(shù)字濾波器對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行濾波處理所采用的方式滿足公式(II )y (n) j = X (n) *h (n) j ( II )其中，y(n)i為頻域分離信號(hào)，i為I或2，Y(Ii)1為異頻信號(hào)，y(n)2為工頻干擾信號(hào)；X (η)為混疊信號(hào)；Ii(Ii)i為窄帶濾波器，i為I或2。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，具體可以包括對(duì)兩種頻率混疊信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)；從而能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。


圖I是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例I的流程圖；圖2是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例2的流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中的待測(cè)的頻率ω 與頻率ω 2 (50Hz)的混疊信號(hào)χ (η)，混疊比例為I:I時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中的混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為ω 的信號(hào)yi的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中的混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為ω2的信號(hào)y2的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖；圖6是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例3的流程圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例3中的待測(cè)的頻率ω 與頻率ω 2 (50Hz)的混疊信號(hào)χ (η)，混疊比例為I : 10時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中的混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為Q1的信號(hào)yi的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中的混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為ω2的信號(hào)y2的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的核心構(gòu)思之一在于，提供了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，具體可以包括對(duì)兩種頻率混疊信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)；從而能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。
參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例I的流程圖，具體可以包括步驟101、對(duì)兩種頻率混疊的信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩種頻率分別為測(cè)試頻率O1及測(cè)試頻率ω2。所述測(cè)試頻率ω:及測(cè)試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι(I)m為正整數(shù)。所述特定時(shí)間長(zhǎng)度是指時(shí)間長(zhǎng)度為IOK的工頻周期；K為從I到10的正整數(shù)。步驟102、設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器。其中，所述窄帶濾波器所對(duì)應(yīng)的傅里葉變化為)RH(ej02)。步驟103、通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。其中，所述異頻分離信號(hào)y (η),為異頻信號(hào)y (n) i及工頻干擾信號(hào)y (η) 2 ;i 為 I 或 2。所述通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述工頻周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。補(bǔ)償混疊的異頻測(cè)試信號(hào)為整周期，使得頻譜泄漏為零。利用窄帶數(shù)字濾波器對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行濾波處理所采用的方式滿足公式(II ) y (n) j = χ (n) *h (n) j( II )y(n)i為頻域分離信號(hào)，i為I或2，Y(Ii)1為異頻信號(hào)，y(n)2為工頻干擾信號(hào)；χ (η)為混疊信號(hào)；Ii(Ii)i為窄帶濾波器，i為I或2。
參照?qǐng)D2，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例2的流程圖，具體可以包括步驟201、采集待測(cè)的頻率Q1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)χ(η)，混疊比例為I I時(shí)的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩種頻率分別為測(cè)試頻率ω !及測(cè)試頻率ω 2 (50Hz)。所述測(cè)試頻率ω:及測(cè)試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι (I)m為正整數(shù)。
采集時(shí)間長(zhǎng)度為IOK工頻周期(K為從I到10的正整數(shù))，補(bǔ)償混疊的異頻測(cè)試信號(hào)為整周期，使頻譜泄漏理論上為零。測(cè)試頻率％及測(cè)試頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : I。參照?qǐng)D3，示出了本發(fā)明實(shí)施例2中的待測(cè)的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : I時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖3中，可以看出當(dāng)待測(cè)的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)χ(η)，混疊比例為I:I時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度情況。步驟202、設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)待測(cè)的頻率GJ1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : I時(shí)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器。步驟203、通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。參照?qǐng)D4，示出了本發(fā)明實(shí)施例2中的混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為％的信號(hào)Y1的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖4中，可以看出混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為Q1的信號(hào)yi的信號(hào)強(qiáng)度分布情況。參照?qǐng)D5，示出了本發(fā)明實(shí)施例2中的混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為ω 2的信號(hào)y2的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖5中，可以看出混疊比例I : I時(shí)分離的頻率為ω2的信號(hào)y2的信號(hào)強(qiáng)度分布情況。參照?qǐng)D6，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法實(shí)施例3的流程圖，具體可以包括步驟601、通過(guò)兩組測(cè)試頻率，采集待測(cè)的頻率(O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : 10時(shí)的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩個(gè)測(cè)試頻率分別為測(cè)試頻率ω !及測(cè)試頻率ω 2 (50Hz)。所述測(cè)試頻率ω:及測(cè)試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι(I)m為正整數(shù)。采集時(shí)間長(zhǎng)度為IOK工頻周期(K為從I到10的正整數(shù))，補(bǔ)償混疊的異頻測(cè)試信號(hào)為整周期，使頻譜泄漏理論上為零。
測(cè)試頻率Co1及測(cè)試頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I 10。參照?qǐng)D7，示出了本發(fā)明實(shí)施例3中的待測(cè)的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : 10時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖7中，可以看出當(dāng)待測(cè)的頻率與頻率ω2(50Ηζ)的混置彳目號(hào)χ (η),混置比例為I : 10時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布情況。步驟602、設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)待測(cè)的頻率GJ1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號(hào)x(n)，混疊比例為I : 10時(shí)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器。步驟603、通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。
參照?qǐng)D8，示出了本發(fā)明實(shí)施例3中的混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為ω 的信號(hào)7工的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖8中，可以看出混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為Q1的信號(hào)yi的信號(hào)強(qiáng)度分布情況。參照?qǐng)D9，示出了本發(fā)明實(shí)施例3中的混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為ω 2的信號(hào)72的信號(hào)強(qiáng)度分布示意圖。從圖9中，可以看出混疊比例I : 10時(shí)分離的頻率為ω2的信號(hào)y2的信號(hào)強(qiáng)度分布情況。本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法。通過(guò)本發(fā)明所提供的方法可以提高信號(hào)分離能力，能在異頻測(cè)試信號(hào)和工頻干擾信號(hào)比值為I : 10的條件下進(jìn)行信號(hào)頻域分離；提高信號(hào)分離分辨率，可分離的頻偏可以達(dá)到±1HZ ;工頻干擾信號(hào)在測(cè)試頻點(diǎn)的衰減大于等于40db，提高異頻測(cè)試準(zhǔn)確度；信號(hào)分離能力的提高可以大大減小異頻試驗(yàn)電源的體積和質(zhì)量，提高了自動(dòng)化程度?？傊?，本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，其特征在于，包括 對(duì)兩種頻率混疊信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)； 設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器； 通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述兩組測(cè)試頻率分別為測(cè)試頻率O1及測(cè)試頻率ω2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的才方法，其特征在于 所述測(cè)試頻率O1及測(cè)試頻率《2滿足公式(I )
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述特定時(shí)間長(zhǎng)度是指時(shí)間長(zhǎng)度為IOK的工頻周期； 其中，K為從I到10的正整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述窄帶濾波器所對(duì)應(yīng)的傅里葉變化為及)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述異頻分離信號(hào)I (n) i為異頻信號(hào)y (n) i及工頻干擾信號(hào)y (η) 2 ; 其中，i為I或2。
7.如權(quán)利要求I所述的多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，其特征在于，還包括 補(bǔ)償混疊的異頻測(cè)試信號(hào)為整周期的信息，使得頻譜泄漏為零。
8.如權(quán)利要求I所述的多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，其特征在于，還包括 利用窄帶數(shù)字濾波器對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行濾波處理所采用的方式滿足公式(II ) y (n) i = X (n) *h (η) ^ ( II ) 其中， y (Ii)i為頻域分離信號(hào)，i為I或2，HrO1為異頻信號(hào)，y (η)2為工頻干擾信號(hào)； X (η)為混疊信號(hào)； h(n)i為窄帶濾波器，i為I或2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補(bǔ)償方法，包括對(duì)兩種頻率混疊信號(hào)進(jìn)行采樣，采集時(shí)間為與工頻周期相關(guān)的特定時(shí)間長(zhǎng)度，獲得混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)窄帶數(shù)字濾波器，獲得對(duì)混疊信號(hào)的離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過(guò)設(shè)計(jì)的窄帶數(shù)字濾波器，對(duì)上述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，獲得異頻分離信號(hào)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻域分離過(guò)程中，進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定地異頻測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R23/167GK102890193SQ20111020718
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者蔡成良, 程瀾, 范毅 申請(qǐng)人:湖北省電力公司電力試驗(yàn)研究院