电力谐波mix_fft算法

在当前很多的电力产品中，带谐波(2~n次谐波电压电流含有率、有效值、总畸变率)计算功能的电力产品越来越多，系统因设计不同而采取不同算法。

本文针对ARM9应用计算谐波，介绍笔者采用过的几种谐波算法。(以下提到的算法均不是笔者自创的)。

笔者采用过三种谐波算法，性能和特点大有差异。

1.三角函数算法：

三角函数算法是一种相对较简单，也较于容易理解的算法。计算原理如下所示：

从上面的公式中可以看出，算法需要大量计算三角函数，如果谐波次数越高，计算量则越大。而三角函数如果采用库函数的话，计算量是相当大的，这对于ARM9来说也是相当吃力的。当然可以采用查表方法，但这是牺牲空间换取时间，而且如果要求精度稍高点，则浪费空间越大。

笔者先接触谐波计算的时候，就是采用的这种算法，就19次谐波计算，CPU使用率达到了40%左右。

2.FFT算法:

针对三角函数算法在性能上稍有不足，笔者通过网上搜索，找到了两种比较高效谐波算法。

一种是任意点的混合基FFT算法：mix_fft：

mix_fft是一种任意点的谐波算法，所以对于采样点不是2n的应用是十分方便，而且最重要的是速度很快，对于目前市场上的ARM9来说，足够了。

mix_fft是个好用的FFT算法，但它不是开源的，所以应用时需要注意点。

另一种是ooura_fft：

ooura_fft是一种非常复杂但却是最高效的FFT算法，其速率在相同硬件条件下比mix_fft还快，特别是谐波采样点说越高的时候。ooura_fft只能计算2n的谐波采样点。故应用时也要注意这点。

对于上面两种FFT算法，都是用C语言写的，所以在其它应用场合也适用。使用的时候非常简单，只需要调用一个函数即可。如mix_fft算法应用如下：

其中，HarOriginalData存储谐波电压电流的采样数据。

三相继电保护测试仪如何设置谐波计算方式？

电力工作者在工作中经常需要进行谐波测试，但在使用之前，需要设置参数。如果参数设置不够好，很难达到测试精度。下面简单介绍如何设置三相继电保护测试仪的谐波计算方法。您可以在参数设置的属性页上选择计算谐波。

幅值计算:界面以“伏特”或“安培”为单位显示各电压、电流的谐波值，测试仪的输出值为界面显示的电压、电流的实际值。

基波百分比计算:各电压、界面电流谐波对应的谐波值(如“输出幅值”、“幅值长度”)相对于相基波值的百分比。注意，基波的幅度仍然是电压和电流输出。

测试模式在参数设置的属性页中设置，有三种模式可供选择:手动控制、自动递增和自动递减。

如果在测试运行模式中选择了两种运行模式，则可以将保护装置运行后的运行模式设置为测试模式，可以选择“运行后停止”和“运行后返回”两种模式。当“动作后返回”时，输出从起点变化到终点。确认继电器动作后，程序改变方向，返回起点。当“动作后停止”时，输出处于从起点到终点的过渡过程中。一旦程序确认继电器动作，测试就完成了。

如果在测试运行模式中选择了后两种运行模式，则可以在参数设置的属性页中设置两次更改之间的“间隔时间”。一般来说，整定间隔应大于继电器的动作(或返回)时间。

电力工作者在工作中经常需要进行谐波测试，但在使用前，需要先设定参数，如果参数设置不正确，很难达到测试精度。

在“参数设置”属性页上选择如何计算谐波。

振幅计算：界面上以“伏特”或安培为单位显示各电压、电流的各次谐波值.继电保护测试仪（也称为继电保护校验装置）的输出值为界面上显示的电压、电流的实际值。

每个电压和电流的“输出幅值”和“幅值步长”等于相位谐波相对于相位基波的百分比，例如，假设电流ia通道中的基波电流为2a，二次谐波为20，振幅为2×20％=0.4（A），变量的幅度阶跃也表示为基波的百分比，注意，基波的振幅仍然是以伏特或安培为单位的电压和电流输出。

在“参数设置”属性页中设置测试 *** 作模式。可以选择三种模式：“手动控制”、“自动递增”和“自动递减”。

如果在测试运行模式中选择后两种 *** 作模式，则可以将保护装置动作后的 *** 作模式设置为测试模式，并可选择“动作后停止”和“动作后返回”两种模式，当“动作后返回”时，输出从起点变为终点，程序确认继电器动作后，改变改变方向并返回起点；当动作停止时，一旦程序确认中继动作，输出就会结束测试。

如果在测试 *** 作模式中选择了后两种 *** 作模式。则可以在“参数设置”属性页中设置两次更改之间的“间隔时间”。通常，设置的间隔应该比继电器的动作（或返回）时间长。

抗抖动时间：当保护装置动作接点的闭合或断开时间小于此时间时。接点动作未确认。

回复者：华天电力

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