基于混合卷积窗三谱线插值的谐波分析方法

王鹤蓉，关焕新，郭祎珅，杨 柏，吴 迪

（1.沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.国网锦州供电公司，辽宁 锦州 121000；3.国网张掖供电公司，甘肃 张掖 734000；4.国网朝阳供电公司，辽宁 朝阳 122000）

0 引言

近年来，在电力电子技术的广泛应用下，非线性负载逐渐增多，随之产生大量谐波，不仅影响智能变电站和换流站中某些设备运行，更有可能危及电力系统的安全。为减少谐波产生的危害，提高谐波检测中各项参数的准确度成为重要的研究内容。目前，国内外针对谐波检测研究的方法有快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）［1］、瞬时无功功率［2］、小波变换［3］、人工神经网络［4］等。其中，快速傅里叶变换（FFT）谐波检测法被广泛应用，但信号一般很难做到同步采样，采用此方法时会产生频谱泄漏和栅栏效应，给谐波检测造成误差。通过对信号加窗函数的方法能改善频谱泄漏造成的误差，谱线插值算法能减少栅栏效应产生的误差［5］。常用的窗函数有矩形窗［6］、海明窗［7］、Hanning 窗［8］、Kaiser 窗［9］、Blackman 窗［10］、Nuttall 窗［11］等。不同窗函数的特性决定频谱泄漏的改善效果。一般而言，主瓣窄而旁瓣衰减速率快的窗函数能够有效地抑制频谱泄漏的问题，文献［12］提出了用若干个卷积窗的卷积运算构造出一类新的窗函数并称其为卷积窗，文献［13］通过分析凯塞窗函数的主瓣与旁瓣衰减可自由选择的特性，提出了凯塞窗插值FFT 方法。但就单一的窗函数来说，主瓣较窄的窗函数往往旁瓣特性较差。文献［14-16］分别提出了Hanning 自卷积窗算法、Nuttall 自卷积窗算法和Rife-Vincent 自卷积窗算法。虽然这些自卷积型的窗函数比经典的单一窗函数抑制频谱泄漏更好，但窗函数多阶卷积运算也会造成计算量大的问题，影响了谐波检测的精确度。……