Page 153 - 能源互联网背景下电力技术分析

第四章 能源互联网背景下电力服务研究

（一）提取电能输出信息
在谐波电能计量技术优化过程中，第一步是提取电能输出信息。这涉及从

电压和电流信号中提取出谐波成分，以进行后续分析和计量。具体使用改进后的
FFT 算法和 DSP 技术来执行该步骤，在电流和电压信号中获取时域数据。电流
信号表示为 i(t)，电压信号表示为 v(t)。信号是随时间变化的连续函数，将信号
转换为频域数据，以分析谐波成分。为此，使用 FFT 将时域信号转换为频域信号。

Nuttall 窗函数旁瓣特性如表 4-1 所示。

表 4-1 Nuttall 窗函数旁瓣特性
窗系数 旁瓣峰值电平 /dB 旁瓣衰减速率 /（dB/oct）
3 项 1 阶 -64.18 6
3 项最小 -71.45 7
4 项 1 阶 -93.31 19
4 项 3 阶 -82.69 31
4 项最小 -98.22 7

结合表 4-1 来看，利用 FFT 算法计量谐波电能，会受到旁瓣峰值电平与旁瓣
衰减速率的影响，其中 3 项 1 阶 Nuttall 窗函数的旁瓣衰减速率达到了 6dB/oct，
旁瓣峰值电平最低为 -64.18dB；3 项最小 Nuttall 窗函数旁瓣衰减速率达到了

7dB/oct，旁瓣峰值电平最低为 -71.45dB；4 项 1 阶 Nuttall 窗函数的旁瓣衰减速
率达到了 19dB/oct，旁瓣峰值电平最低为 -93.31dB；4 项 3 阶 Nuttall 窗函数的旁
瓣峰值电平可达 -82.69dB，且旁瓣衰减速率最大，为 31dB/oct；4 项最小 Nuttall

窗函数的旁瓣峰值电平为 -98.22dB，旁瓣衰减速率为 7dB/oct。结合以上数据来
看，为了有效增强计量优化效果，提高计量结果的准确性，选择 4 项 3 阶 Nuttall
窗函数完成 FFT 加窗处理。
（二）基于 DSP 的电能计量的实现

基于 DSP 的电能计量的实现将进一步提高电能计量的准确性和可靠性。在
该步骤中执行以下任务。
1. 谐波分析

（f
通过 DSP 技术，可对频域电流 （I W ）） 和电压信号 （V （f ）） 进行谐波分
w
析，确定各谐波分量的频率、幅值和相位。在频率检测中，使用频谱分析技术，
通过识别频谱中的峰值来确定各谐波分量的频率。例如，假设在频谱图中检测到

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