專利名稱：一種多周波采樣頻率補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多周波采樣頻率補償方法。
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)保護整定，無功補償，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要依據(jù)。運行規(guī)程(《架空送電線路施工及驗收規(guī)范》、《110千伏及以上送變電基本建設(shè)工程啟動驗收規(guī)程》、《繼電保護及安全自動裝置運行管理規(guī)程》及《DL/T559-94》、《DL/T584-95》等)規(guī)定，輸電線路在新建，改建后，必須實測參數(shù)后才能投入運行。電網(wǎng)密集程度越來越高，同塔雙回或者多回線路成為常態(tài)，線路間耦合的緊密程 度達到空前的水平，電磁耦合感應(yīng)的工頻干擾電流可以達到100A，高可靠性電能供給的需求使得通過停電來降低干擾水平越來越不容易操作，傳統(tǒng)的試驗方法中，采用工頻電源進行試驗的方法不能消除干擾對試驗結(jié)果的影響，采用偏離工頻干擾(50Hz)的異頻信號測量線路參數(shù)，在頻域分離有用的異頻測試信號和干擾信號的方法應(yīng)運而生，異頻測試方法在介質(zhì)損耗測量和大型接地網(wǎng)參數(shù)測量中也有廣泛應(yīng)用。目前現(xiàn)有的技術(shù)具有其局限性。異頻測試方法的信號處理關(guān)鍵在于頻域信號分離，要準確分離測試信號和干擾信號得到穩(wěn)定的測試結(jié)果，干擾信號在測試頻點的衰減要達到40db及以上?，F(xiàn)有方法采用離散傅里葉變換，采集一個或者兩個工頻周期被測信號，對信號進行諧波分析，在頻域上分離有用的異頻測試信號和工頻干擾信號。由于異頻測試中測試信號頻點距離工頻(50Hz)頻點很近，一般取±2. 5Hz或者±5Hz，則必然導(dǎo)致信號數(shù)據(jù)序列對異頻測試信號非整周期采樣，雖然可以采用多種方法補足整周期，也必然會導(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)致試驗電源系統(tǒng)龐大，而且測試結(jié)果數(shù)據(jù)準確性和穩(wěn)定性均不能滿足測量要求。總之，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何能夠找到一種新型的多周波采樣頻率補償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多周波采樣頻率補償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種多周波采樣頻率補償方法，包括對兩種頻率混疊信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器；
通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。 優(yōu)選的，所述兩組測試頻率分別為測試頻率ω !及測試頻率ω 2。優(yōu)選的，所述測試頻率Q1及測試頻率ω2滿足公式(I )Ico2-Co1I=SJiXm (I)其中，m為正整數(shù)。優(yōu)選的，所述特定時間長度是指時間長度為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y(n)i為異頻信號Y(II)1及工頻干擾信號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償方法還包括補償混疊的異頻測試信號為整周期的信息，使得頻譜泄漏為零。優(yōu)選的，所述的多周波采樣頻率補償方法還包括利用窄帶數(shù)字濾波器對被測信息進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，i為I或2，Y(Ii)1為異頻信號，y(n)2為工頻干擾信號；X (η)為混疊信號；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)點本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補償方法，具體可以包括對兩種頻率混疊信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號；從而能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。


圖I是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例I的流程圖；圖2是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例2的流程圖；圖3是本發(fā)明實施例2中的待測的頻率ω 與頻率ω 2 (50Hz)的混疊信號χ (η)，混疊比例為I:I時的信號強度分布示意圖；圖4是本發(fā)明實施例2中的混疊比例I : I時分離的頻率為ω 的信號yi的信號強度分布示意圖；圖5是本發(fā)明實施例2中的混疊比例I : I時分離的頻率為ω2的信號y2的信號強度分布示意圖；圖6是本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例3的流程圖；圖7是本發(fā)明實施例3中的待測的頻率ω 與頻率ω 2 (50Hz)的混疊信號χ (η)，混疊比例為I : 10時的信號強度分布示意圖；圖8是本發(fā)明實施例3中的混疊比例I : 10時分離的頻率為Q1的信號yi的信號強度分布示意圖；圖9是本發(fā)明實施例3中的混疊比例I : 10時分離的頻率為ω2的信號y2的信號強度分布示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。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償方法，具體可以包括對兩種頻率混疊信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號；從而能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。
參照圖1，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例I的流程圖，具體可以包括步驟101、對兩種頻率混疊的信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩種頻率分別為測試頻率O1及測試頻率ω2。所述測試頻率ω:及測試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι(I)m為正整數(shù)。所述特定時間長度是指時間長度為IOK的工頻周期；K為從I到10的正整數(shù)。步驟102、設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器。其中，所述窄帶濾波器所對應(yīng)的傅里葉變化為)RH(ej02)。步驟103、通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。其中，所述異頻分離信號y (η),為異頻信號y (n) i及工頻干擾信號y (η) 2 ;i 為 I 或 2。所述通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述工頻周期的數(shù)據(jù)進行分離。補償混疊的異頻測試信號為整周期，使得頻譜泄漏為零。利用窄帶數(shù)字濾波器對被測信息進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，i為I或2，Y(Ii)1為異頻信號，y(n)2為工頻干擾信號；χ (η)為混疊信號；Ii(Ii)i為窄帶濾波器，i為I或2。
參照圖2，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例2的流程圖，具體可以包括步驟201、采集待測的頻率Q1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號χ(η)，混疊比例為I I時的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩種頻率分別為測試頻率ω !及測試頻率ω 2 (50Hz)。所述測試頻率ω:及測試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι (I)m為正整數(shù)。
采集時間長度為IOK工頻周期(K為從I到10的正整數(shù))，補償混疊的異頻測試信號為整周期，使頻譜泄漏理論上為零。測試頻率％及測試頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : I。參照圖3，示出了本發(fā)明實施例2中的待測的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : I時的信號強度分布示意圖。從圖3中，可以看出當待測的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號χ(η)，混疊比例為I:I時的信號強度情況。步驟202、設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對待測的頻率GJ1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : I時的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器。步驟203、通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。參照圖4，示出了本發(fā)明實施例2中的混疊比例I : I時分離的頻率為％的信號Y1的信號強度分布示意圖。從圖4中，可以看出混疊比例I : I時分離的頻率為Q1的信號yi的信號強度分布情況。參照圖5，示出了本發(fā)明實施例2中的混疊比例I : I時分離的頻率為ω 2的信號y2的信號強度分布示意圖。從圖5中，可以看出混疊比例I : I時分離的頻率為ω2的信號y2的信號強度分布情況。參照圖6，示出了本發(fā)明一種多周波采樣頻率補償方法實施例3的流程圖，具體可以包括步驟601、通過兩組測試頻率，采集待測的頻率(O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : 10時的離散數(shù)據(jù)。其中，所述兩個測試頻率分別為測試頻率ω !及測試頻率ω 2 (50Hz)。所述測試頻率ω:及測試頻率(02滿足公式(I )Q2-Q1I =5πΧπι(I)m為正整數(shù)。采集時間長度為IOK工頻周期(K為從I到10的正整數(shù))，補償混疊的異頻測試信號為整周期，使頻譜泄漏理論上為零。
測試頻率Co1及測試頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I 10。參照圖7，示出了本發(fā)明實施例3中的待測的頻率O1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : 10時的信號強度分布示意圖。從圖7中，可以看出當待測的頻率與頻率ω2(50Ηζ)的混置彳目號χ (η),混置比例為I : 10時的信號強度分布情況。步驟602、設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對待測的頻率GJ1與頻率ω2(50Ηζ)的混疊信號x(n)，混疊比例為I : 10時的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器。步驟603、通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。
參照圖8，示出了本發(fā)明實施例3中的混疊比例I : 10時分離的頻率為ω 的信號7工的信號強度分布示意圖。從圖8中，可以看出混疊比例I : 10時分離的頻率為Q1的信號yi的信號強度分布情況。參照圖9，示出了本發(fā)明實施例3中的混疊比例I : 10時分離的頻率為ω 2的信號72的信號強度分布示意圖。從圖9中，可以看出混疊比例I : 10時分離的頻率為ω2的信號y2的信號強度分布情況。本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補償方法。通過本發(fā)明所提供的方法可以提高信號分離能力，能在異頻測試信號和工頻干擾信號比值為I : 10的條件下進行信號頻域分離；提高信號分離分辨率，可分離的頻偏可以達到±1HZ ;工頻干擾信號在測試頻點的衰減大于等于40db，提高異頻測試準確度；信號分離能力的提高可以大大減小異頻試驗電源的體積和質(zhì)量，提高了自動化程度。總之，本發(fā)明提供了一種多周波采樣頻率補償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本發(fā)明所提供的一種多周波采樣頻率補償方法，進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種多周波采樣頻率補償方法，其特征在于，包括 對兩種頻率混疊信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)； 設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器； 通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述兩組測試頻率分別為測試頻率O1及測試頻率ω2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的才方法，其特征在于 所述測試頻率O1及測試頻率《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 所述特定時間長度是指時間長度為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I (n) i為異頻信號y (n) i及工頻干擾信號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償方法，其特征在于，還包括 補償混疊的異頻測試信號為整周期的信息，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償方法，其特征在于，還包括 利用窄帶數(shù)字濾波器對被測信息進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，i為I或2，HrO1為異頻信號，y (η)2為工頻干擾信號； X (η)為混疊信號； 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償方法，包括對兩種頻率混疊信號進行采樣，采集時間為與工頻周期相關(guān)的特定時間長度，獲得混疊信號的離散數(shù)據(jù)；設(shè)計窄帶數(shù)字濾波器，獲得對混疊信號的離散數(shù)據(jù)進行分離的窄帶數(shù)字濾波器；通過設(shè)計的窄帶數(shù)字濾波器，對上述離散數(shù)據(jù)進行分離，獲得異頻分離信號。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在信號頻域分離過程中，進行準確穩(wěn)定地異頻測試。
文檔編號G01R23/167GK102890193SQ20111020718
公開日2013年1月23日 申請日期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 申請人:湖北省電力公司電力試驗研究院