基于Blackman 窗六谱线插值FFT 谐波分析方法

汪旭明， 田 堃， 雷可君， 王向明， 杨 喜

（1.吉首大学a.物理与机电工程学院；b.信息科学与工程学院，湖南吉首416000；2.上交所技术有限责任公司，上海200120）

0 引 言

电网中大量非线性元件的存在导致谐波和间谐波的产生，并严重威胁到电网本身的安全运行。因此，谐波参数的准确估计对于电力系统的监控和保护有着重要的作用［1-3］。然而，由于非同步采样及非整周期截断等因素的影响［4］，如何准确地估计谐波的频率、幅值及相位等信息引起了研究者的广泛关注。

现有的谐波分析方法有快速傅里叶变换（FFT）法［5-9］、神经网络法［10-11］、小波变换法［12-13］、瞬时无功功率法［14］等。其中FFT方法由于工程实现的简单而被广泛研究，但是由于基波频率处于波动状态使得采样处于非同步状态，在进行FFT处理时将不可避免地引起频谱泄露问题，从而导致谐波参数估计精度非常低。为此，许多学者提出了通过加窗插值的方法来减小频谱泄露的负面影响，进而提高谐波参数估计的精度。主流的处理方法包括：采用加Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗等与单谱线、双谱线插值相结合的方法等［5-8］。这些方法虽然一定程度上可以提高信号参数的估计精度，但其估计效果仍有待进一步提高。

本文利用主次谱线及其相邻近谱线的信息，提出了一种基于Blackman窗的六谱线插值算法，并给出了谐波参数估计的修正公式。仿真实验表明，该算法能有效地提高了信号参数估计的精度。

1 Blackman窗的特性

对信号加窗后进行FFT处理可以有效地抑制非同步采样带来的频谱泄露，但是不同的窗函数对频谱泄露的抑制效果并不相同，由于余弦窗具有良好的旁瓣特性和简单的表达形式，故在实际的谐波分析处理过程中一般选择余弦窗。……