一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法

技术领域

本发明涉及电能质量检测技术领域，特别涉及一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法。

背景技术

随着电网逐渐转向大电网和以清洁能源为主的微电网相结合的智能电网，电源结构发生变化，使电网中电压和电流波形的畸变益发严重；另一方面，用户负荷种类愈来愈多，对电能质量造成了严重污染。这些电能质量问题不仅对电网的安全稳定运行不利，也会对用户用电和工农业生产造成不利的影响。以低功耗嵌入式设备为电能质量检测节点，构建分布式电能质量检测系统是解决电网电能质量监测诊断的一种发展思路。

由于分布式平台在算力、功率上的限制，需要一种简单、准确的算法完成电能质量故障的检测。传统的周期或半周期有效值法计算简便。但该方法在面对带有谐波等问题的复合扰动时精确度不足。目前，利用小波变换、S变换等时频分析方法的电能质量检测算法已被逐步的研究并应用。但相关算法多针对电能质量扰动复合检测的需求，计算较为复杂，不适合在分布式平台部署。

鉴于此，需要一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法，以至少解决相关技术中电能质量分析复杂的技术问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法，包括：

设定采样频率，根据所述采样频率对电压进行采样得到采样电压数据；

对时域信号进行分析，并根据所述分析结果对所述采样电压数据进行实倒谱计算；

根据倒谱计算得到的频谱进行分析信号的特性。

可选地，根据仅对基频信号分析特点，设定采用频率。

可选地，实倒谱计算包括：

通过FFT算法计算采样电压频谱；

计算电压频谱实部的对数；

对计算得到的频谱对数进行IFFT计算求出实倒谱。

可选地，根据倒谱计算得到的频谱能够分析信号的包络特性。

可选地，分析信号的包络特性包括：在倒谱的中部寻找最值，并以此分析信号包络特性。

可选地，所述采样频率f

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明所提供的基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法，通过设定采样频率，根据所述采样频率对电压进行采样得到采样电压数据；对时域信号进行分析，并根据所述分析结果对所述采样电压数据进行实倒谱计算；根据倒谱计算得到的频谱进行分析信号的特性。通过本发明方法倒谱分析简单快捷、且对电压暂降有较好的辨识效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的电压暂降的仿真示意图；

图3是根据本发明实施例的电压暂降实倒谱图；

图4是根据本发明实施例的无故障电压的仿真示意图；

图5是根据本发明实施例的无故障电压实倒谱图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1是根据本发明实施例的一种基于倒谱分析的基频电能质量故障嵌入式检测方法的流程图，如图1所示，该检测方法包括如下步骤：

S1、设定采样频率，根据所述采样频率，嵌入式平台通过ADC模块，对电压进行采样得到采样电压数据。

作为一种可选的实施例，根据仅对基频信号分析特点，设定采用频率。由于仅针对基频进行分析，故采样频率可以设置的较低。本例设定采样频率f

S2、对时域信号进行分析，并根据所述分析结果对所述采样电压数据进行实倒谱计算。

作为一种可选的实施例，对时域信号x(t)，其复倒谱x

其中，X(e

因此，实倒谱x

相较于复倒谱，实倒谱仅需要处理频域的实部，可以节省计算时间和空间。因此，实倒谱计算包括：

S21、通过FFT算法计算采样电压频谱。本例选取2560个数据点，对应20个工频周期。

S22、计算电压频谱实部的对数。嵌入式系统的FFT数据一般将实部和虚部用两个数组分别存储。取实数数组进行对数运算。

S23、对计算得到的频谱对数进行IFFT计算求出实倒谱。

S3、根据倒谱计算得到的频谱进行分析信号的特性。

作为一种可选的实施例，根据倒谱计算得到的频谱能够分析信号的包络特性。

具体的，倒谱通过对数计算将乘法关系转换为加减关系，因此对于信号包络有很好的分解效果。在基频电能质量故障中，电压波动相当于电压的包络变化，因此会体现为倒谱特定点的峰值。倒谱和频谱都是对称的，且高频信号对应倒谱的两端，低频包络则对应倒谱中部。因此可以在倒谱的中部寻找最值并以此分析信号包络特性。在本实施例中，对倒谱中倒频(即倒谱横坐标)的500至1000进行最大绝对值的搜索，最大绝对值大于0.07则判断为存在基频故障。

为验证本发明效果，通过软件进行了电压暂降和电压正常信号的仿真，如图2和图4所示，并增加了白噪声模拟实际情况中的干扰。分别计算两信号的倒谱，如图3和图5所示。通过图3和图5可以看出暂降信号的倒谱相较于正常信号，出现了明显的峰值点，对应信号的暂降，说明倒谱分析对电压暂降有较好的辨识效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。