本技術(shù)涉及集中器采集，特別是涉及一種基于fft的電力線路諧波含量計算方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、諧波含量是指電力系統(tǒng)中諧波電壓或電流的有效值與基波有效值之比，是反映電氣設(shè)備受諧波影響的重要指標之一，該指標會影響電氣設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命，并對供電系統(tǒng)造成不利影響。因此，深入研究諧波的產(chǎn)生機理和危害，以及開發(fā)有效的監(jiān)測與控制技術(shù)，對維護電網(wǎng)的安全運行和提高電能質(zhì)量具有重要意義。

2、然而，傳統(tǒng)電力線路諧波含量計算方法普遍存在計算效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于fft的電力線路諧波含量計算方法、裝置及設(shè)備，旨在提高電力線路諧波含量計算的計算效率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本公開實施例的第一方面，提供一種基于fft的電力線路諧波含量計算方法，所述方法包括：

3、響應(yīng)于針對所述電力線路的諧波含量計算，采用高頻采樣技術(shù)按照預設(shè)頻率從所述電力線路中采集數(shù)據(jù)，得到并儲存n個第一目標數(shù)據(jù)，其中，所述預設(shè)頻率至少是兩倍所述電力線路中數(shù)據(jù)的信號最高頻率；

4、利用倒位序算法，對n個所述第一目標數(shù)據(jù)進行預處理，得到倒序后的n個第二目標數(shù)據(jù)；

5、基于fft算法的多層循環(huán)，對n個所述第二目標數(shù)據(jù)進行多級蝶形運算，得到蝶形運算結(jié)果，其中，在所述fft算法的相鄰兩層循環(huán)中，后一層循環(huán)完成后返回執(zhí)行前一循環(huán)，直到返回到第一層循環(huán)，響應(yīng)于第一層循環(huán)完成，退出所述多層循環(huán)，并且，每級蝶形運算輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)間距根據(jù)第一層循環(huán)的第一循環(huán)次數(shù)確定；

6、根據(jù)所述蝶形運算結(jié)果,進行fft數(shù)據(jù)處理得到以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的諧波含量計算結(jié)果。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述基于fft算法的多層循環(huán)，對n個所述第二目標數(shù)據(jù)進行多級蝶形運算，得到蝶形運算結(jié)果,包括：

8、針對n個所述第二目標數(shù)據(jù)，分別將n個所述第二目標數(shù)據(jù)的虛部賦值為零，得到實部為原始數(shù)據(jù)的第二目標數(shù)據(jù)，并對實部為原始數(shù)據(jù)的第二目標數(shù)據(jù)進行多級蝶形運算，其中，每一級中所述蝶形運算的次數(shù)與所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)個數(shù)有關(guān)；

9、根據(jù)所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)個數(shù)，確定所述第一層循環(huán)的第一循環(huán)級數(shù)，并且，通過所述第一層循環(huán)級數(shù)對所述多級蝶形運算的運算級數(shù)進行控制；

10、針對虛部賦值為零后的所述第二目標數(shù)據(jù)進行所述第一層循環(huán)，得到所述第一層循環(huán)的所述第一循環(huán)次數(shù)，并確定所述第一循環(huán)次數(shù)是否達到所述第一循環(huán)級數(shù)；

11、在所述第一循環(huán)次數(shù)達到所述第一循環(huán)級數(shù)的情況下，得到所述蝶形運算結(jié)果。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：

13、在所述第一循環(huán)次數(shù)未達到所述第一循環(huán)級數(shù)的情況下，根據(jù)所述第一層循環(huán)的所述第一循環(huán)次數(shù)確定所述蝶形因子的個數(shù)，根據(jù)所述蝶形因子的個數(shù)確定第二層循環(huán)的第二循環(huán)級數(shù)，其中，每執(zhí)行一次所述第二層循環(huán)，根據(jù)所述第一循環(huán)級數(shù)和所述第一循環(huán)次數(shù)，確定一個蝶形因子，得到所述第二層循環(huán)運算的第二循環(huán)次數(shù)，并確定所述第二循環(huán)次數(shù)是否達到所述第二循環(huán)級數(shù)；

14、在所述第二循環(huán)次數(shù)達到所述第二循環(huán)級數(shù)的情況下，返回執(zhí)行所述第一層循環(huán)；

15、在所述第二循環(huán)次數(shù)未達到所述第二循環(huán)級數(shù)的情況下，根據(jù)所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)個數(shù)和所述第一層循環(huán)的所述第一循環(huán)次數(shù)，確定第三層循環(huán)中蝶形因子分布相同的蝶形運算群的個數(shù)，并根據(jù)執(zhí)行一次所述第二層循環(huán)確定的一個所述蝶形因子，遍歷計算每個所述蝶形運算群中具有所述蝶形因子的蝶形運算，其中，所述蝶形運算輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)間距為2^l-1，l為所述第一循環(huán)次數(shù)。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述蝶形運算，包括：

17、計算x’(k+b)和所述蝶形因子的乘積，其中，所述蝶形因子=cos（2πp/n）-jsin（2πp/n），p=j*2^m-l,n為所述第二目標數(shù)據(jù)的個數(shù)，m為所述第一循環(huán)級數(shù)，l為所述第一循環(huán)次數(shù)，j=0，1，2，...，2^（l-1-1）；

18、將x’(k)與所述乘積相加得到x(k)以及將x’(k)與所述乘積相減得到x(k+b)，其中，所述蝶形運算輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)x’(k)和x’(k+b)的諧波含量在頻率域上的表示為x(k)和x(k+b)，k為數(shù)據(jù)索引，b為所述蝶形運算中輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)間距；

19、分別將每一次不同k取值下得到的x(k)分解為實部數(shù)據(jù)datar[k]和虛部數(shù)據(jù)datai[k]，并分別將每一次不同k和b取值下得到的x(k+b)分解為實部數(shù)據(jù)datar[k+b]和虛部數(shù)據(jù)datai[k+b]；

20、將不同k和b取值下分別計算得到的實部數(shù)據(jù)datar[k]和實部數(shù)據(jù)datar[k+b]進行存儲得到實部數(shù)據(jù)datar，以及將不同k和b取值下分別計算得到的虛部數(shù)據(jù)datai[k]和虛部數(shù)據(jù)datai[k+b]進行存儲，得到虛部數(shù)據(jù)datai。在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述利用倒位序算法，對n個所述第一目標數(shù)據(jù)進行預處理，得到倒序后的n個第二目標數(shù)據(jù)，包括：

21、設(shè)置兩個索引，其中，一個索引為原始索引i用于遍歷所述第一目標數(shù)據(jù)，一個索引為倒位序索引j用于記錄倒位序后的索引；

22、循環(huán)執(zhí)行以下步驟：

23、利用原始索引i的二進制表示反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)針對每個原始索引i的倒位序索引j的計算；

24、確定所述第一目標數(shù)據(jù)在倒位序后的正確位置上，如果原始索引i不等于倒位序索引j，則交換所述第一目標數(shù)據(jù)中索引i和j處的數(shù)據(jù)，如果原始索引i等于倒位序索引j，則不交換所述第一目標數(shù)據(jù)中索引i和j處的數(shù)據(jù)；

25、直到所有所述第一目標數(shù)據(jù)被重新排列到倒位序后的正確位置，得到并儲存所述第一目標數(shù)據(jù)被重新排列到倒位序后的正確位置的第二目標數(shù)據(jù)。

26、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述蝶形運算結(jié)果,進行fft數(shù)據(jù)處理得到以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的諧波含量計算結(jié)果，包括：

27、根據(jù)所述蝶形運算結(jié)果,得到實部數(shù)據(jù)為datar和虛部數(shù)據(jù)為datai的包含n個數(shù)據(jù)的數(shù)組；

28、從所述數(shù)組中選取與預設(shè)所需諧波次數(shù)相同數(shù)量個目標數(shù)據(jù)，并對所述目標數(shù)據(jù)進行fft數(shù)據(jù)處理，得到所述諧波含量計算結(jié)果為：

29、基波的有效值為sqrt(datar[1]*datar[1]+datai[1]*datai[1])；

30、n次諧波的有效值為sqrt(datar[n]*datar[n]+datai[n]*datai[n])；

31、其中，n大于1并且小于等于預設(shè)所需諧波次數(shù)，sqrt是數(shù)學計算中的平方根。

32、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述對所述目標數(shù)據(jù)進行fft數(shù)據(jù)處理，得到所述諧波含量計算結(jié)果，包括：

33、對所述目標數(shù)據(jù)進行fft數(shù)據(jù)處理，以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的第一諧波含量計算結(jié)果；

34、對以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的所述第一諧波含量計算結(jié)果進行歸一化處理；

35、在歸一化處理完成的情況下，對所述諧波含量計算結(jié)果中基波的有效值進行除以預設(shè)數(shù)字校正，得到所述諧波含量計算結(jié)果。

36、本公開實施例的第二方面，提供一種基于fft的電力線路諧波含量計算裝置，所述裝置包括：

37、采集模塊，被配置為響應(yīng)于所述電力線路諧波含量計算，采用高頻采樣技術(shù)按照預設(shè)頻率采集目標數(shù)據(jù)，得到并儲存n個第一目標數(shù)據(jù)，其中，所述預設(shè)頻率至少是兩倍所述電力線路中數(shù)據(jù)的信號最高頻率；

38、預處理模塊，被配置為利用倒位序算法，對n個所述第一目標數(shù)據(jù)進行針對蝶形運算的預處理，得到n個第二目標數(shù)據(jù)；

39、運算模塊，被配置為基于fft算法，對n個所述第二目標數(shù)據(jù)進行多層循環(huán)蝶形運算，得到蝶形運算結(jié)果，其中，在所述fft算法的相鄰兩層循環(huán)中，后一層循環(huán)完成后返回執(zhí)行前一循環(huán)，直到返回到第一層循環(huán)，響應(yīng)于第一層循環(huán)完成，退出所述多層循環(huán)，并且，每級蝶形運算輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)間距根據(jù)第一層循環(huán)的第一循環(huán)次數(shù)確定；

40、fft數(shù)據(jù)處理模塊，被配置為根據(jù)所述蝶形運算結(jié)果,進行fft數(shù)據(jù)處理得到以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的諧波含量計算結(jié)果。

41、本公開實施例的第三方面，提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面中任一項所述方法的步驟。

42、本公開實施例的第四方面，提供一種電子設(shè)備，包括：

43、存儲器，其上存儲有計算機程序；

44、處理器，用于執(zhí)行所述存儲器中的所述計算機程序，以實現(xiàn)第一方面中任一項所述方法的步驟。

45、本發(fā)明提供了一種一種基于fft的電力線路諧波含量計算方法、裝置及設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：

46、響應(yīng)于針對所述電力線路的諧波含量計算，采用高頻采樣技術(shù)按照預設(shè)頻率從所述電力線路中采集數(shù)據(jù)，得到并儲存n個第一目標數(shù)據(jù)，其中，所述預設(shè)頻率至少是兩倍所述電力線路中數(shù)據(jù)的信號最高頻率；利用倒位序算法，對n個所述第一目標數(shù)據(jù)進行預處理，得到倒序后的n個第二目標數(shù)據(jù)；基于fft算法的多層循環(huán)，對n個所述第二目標數(shù)據(jù)進行多級蝶形運算，得到蝶形運算結(jié)果，其中，在所述fft算法的相鄰兩層循環(huán)中，后一層循環(huán)完成后返回執(zhí)行前一循環(huán)，直到返回到第一層循環(huán)，響應(yīng)于第一層循環(huán)完成，退出所述多層循環(huán)，并且，每級蝶形運算輸入的兩個所述第二目標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)間距根據(jù)第一層循環(huán)的第一循環(huán)次數(shù)確定；根據(jù)所述蝶形運算結(jié)果,進行fft數(shù)據(jù)處理得到以基波的有效值和n次諧波的有效值為表示的諧波含量計算結(jié)果?；趂ft算法的多層循環(huán)，進行多級蝶形運算，并通過fft數(shù)據(jù)處理得到諧波含量計算結(jié)果，能夠通過減少運算次數(shù)提高計算效率，從而能夠快速處理大量數(shù)據(jù)。

47、本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。