一种新的电力生产数据频率分析与数字滤波方法研究

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一种新的电力生产数据频率分析与数字滤波方

法研究

　　 Abstract 　：Since　the　electric　power　system　has　the　deficiencies　of　low　accuracy　in　the　aspect　of　

frequency　measurement　and　poor　ability　to　resist　the　harmonic　noise　interference 　，a　frequency　

analysis　and　digital　filtering　method　for　electricity　production　data　is　proposed 　，which　is　composed　

of　the　sequence　orthogonal　modulation　and　dual　orthogonal　frequency　mixing.　The　principles　of　

sequence　orthogonal　modulation　and　dual　orthogonal　frequency　mixing　are　analyzed　in　detail.　It　is　

pointed　that　the　dual　orthogonal　frequency　mixing　method　can　effectively　suppress　the　frequency　

mixing　interference　of　fundamental　wave 　，and　realize　the　high?accuracy　calculation　of　LF　sinusoidal

frequency.　The　sequence　orthogonal　modulation　method　is　an　important　precondition　to　realize　the　

dual　orthogonal　frequency　mixing　method.　The　proposed　new　method　has　strong　ability　to　resist　the　

harmonic　interference 　，and　is　suitable　for　frequency　measurement　of　electric　power　system.　The　

results　of　mathematical　calculation 　，simulation　test　and　physical　demonstration　indicate　that　the　new　

sinusoidal　parameter　calculation　method　is　correct　and　effective.

　　 Keywords 　：sequence　orthogonal　modulation 　；dual　orthogonal　frequency　mixing 　；

deconvolution　sequence 　；mixing　interference　frequency 　；comb　filtering

　　 0　　引言

　　通常情况下，来自于电力生产的实时或历史数据的分析和测量[1?3]属于一种类似于正弦参

数的分析和测量，正弦频率的测量有多种方法，而精确的正弦频率测量结果可以减少测量中的

误差成分[4?5]。

　　零交法（Zero?crossing　Algorithm）是低频正弦频率测量的基础方法，如用于电力系统电网

工频频率的测量，电网运行额定工频在 50　Hz 附近，属于频率较低的正弦频率。然而，研究结

果表明，在有噪声干扰的情况下，该方法测量出的频率值精度不能满足某些应用的需要。

　　快速傅里叶（FFT）变换算法和离散傅里叶（DFT）变换算法是用于正弦参数计算的基本

数学方法。但 FFT　和DFT 算法也存在一定的局限性，其中信号非整数周期截断引起的频谱泄

漏问题是造成算法误差的主要原因。

　　本文提出了一种适用于电力生产信号低频正弦频率计算的方法，将序列正交调制和双重正

交混频方法等用于数据信号的清洗与去噪处理，提高了数据信号的准确度和抗谐波噪声干扰的

性能。

　　 1　新型正弦频率计算原理

　　新型频率计算原理流程，如图 1所示。

　　如图 1所示，首先对输入信号序列进行频率初测，给出参考频率，允许参考频率存在

±0.25%以内的相对误差；然后根据参考频率对输入信号序列进行预处理；接着对预处理序列进

行正交调制；对正交调制序列进行处理得到正交处理序列；对正交处理序列进行双重正交混

频；对双重正交混频序列进行数字滤波；最后根据数字滤波终值进行正弦频率计算。

　　 2　序列预处理

　　在文中所述的正交混频过程中，产生的混频干扰频率严重影响正弦参数的计算准确度，是

造成正弦频率计算误差的主要内在原因。对输入信号序列进行预处理，例如进行滤波处理可从

　　　源头对混频干扰频率产生的因素进行有效抑制。文中的预处理方法具体为对输入信号序列

进行一种梳状滤波处理，梳状滤波原理为：对 2个起始点不同的输入序列进行加减，可得到梳

状的频域幅频滤波特性。

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一种新的电力生产数据频率分析与数字滤波方法研究　　Abstract　：Since　the　electric　power　system　has　the　deficiencies　of　low　accuracy　in　the　aspect　of　frequency　measurement　and　poor　ability　to　resist　the　harmonic　noise　interference　，a　frequency　analysis　and　digital　filtering　method　for　electricity　production　data　is　proposed　，wh...

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