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摘要：在国家经济发展的过程中，电能发挥着十分重要的作用。在目前智能化、网络化电力系统的发展过程中，电能资源的有效应用，非常容易受到谐波的影响，因此需要对其进行计量。针对电能展开的计量工作，主要的参数内容包括：电压 / 电流有效值、有效功率、无功功率等，之后可以对其上述的内容，进行计量算法的分析。
关键词：DSP；谐波电能；计量；算法
引言
在目前的电能应用中，对其谐波电能的计量算法，主要是使用了 FFT 算法，但是该算法在实际的应用中，还存在着较多的问题，因此需要对其算法，不断的加强研究与改进。基于此，本文对目前的谐波电能计量算法进行了改进，建立了一套完善的 DSP 系统，将其算法的有效性，进行了实验研究。
一、针对目前应用的FFT计量算法的研究
在目前的谐波电能计量算法中，快速傅里叶变化，有着较多的应用，但是在此期间，又应用了 FFT 算法，该法是较常使用的一种计量方式，但是其在应用中，其泄漏、栅栏效应方面，还存在着诸多的不足，因此需要加以改进。具体的改进手段，可以在原有计量算法的基
础上，添加一定的窗函数，该窗函数，主要是在傅里叶变换之前发生作用的，其可以使得整个谐波电能的计算结果，更加具有精确性与准确性。在该函数的应用过程中，加窗函数的使用，可以将其运行中的出入信号，进行有效地控制，继而使其发生隔断的作用。此时，将其
隔断获得的相应的信号，予以其不等加权处理，避免其在隔断中，出现较多的毛刺情况。其在隔断处理中，如果其端口位置处，出现了较多的毛刺，将会导致该段的窗，出现异常情况。借助于该种异常情况，将会导致其发生的旁瓣异常情况，可以得到有效的减少，继而使得可以获得更为精准的计量算法数据。其在傅里叶变化之后，较常进行的加窗函数类型，主要有：hanning 窗、nuttall 窗等。本文在进行计量算法研究的过程中，针对 nuttall 窗函数，进行了分析。该加窗函数，可以将其计量算法的结果，进行有效的精确，并且可以将其泄漏的旁瓣，进行合理控制，使其可以在要求的范围内，发生作用。此外，借助于该项函数，可以将其频谱的误差值，进行有效的降低。其中，该项窗函数，其在进行值域表达中，其具体的公式可以用以下来表示：
其中 =0，是b m 适用的条件，并且n=0、1、2、3.....。公式中的 M，可以用来表示该函数的项数。借助于该公式，进行的计量算法，可以对发生的旁瓣泄漏情况，进行有效的控制，并且其衰减的速度，也会大大的加强，并且其该处的电压值，也会显著的降低，此时其发生的变化，将会对泄漏效应情况，造成影响，进而对其 FFT 算法的弊端问题，进行有效的改进。因此在此期间，需要控制好旁瓣的衰减速度，以及电压情况，其可以对其计算算法的精确度有着极大的影响。
对其 FFT 算法，进行改进之后，需要对其电能的各项内容，进行计算与仿真。其在经过计算之后，可知功率，对其计算结果的精准度，有着较大的影响。在进行算法仿真中，需要将其获得的电压信号，以及相应的电流信号，添加一定的窗函数，进行处理，继而将其获得相应的电压信号、电流信号，使用 FFT 算法，得出相应的结果，即就是谐波电能的具体频率情况，其可以表示为：
。最后，通过计算公式，得出相应的仿真结果。因此，这对目前谐波电能计算算法中，存在的弊端问题，可以通过添加适当的窗函数的方法，对其进行相应的处理，进而得出精确的结果。
二、基于DSP系统的谐波电能计量算法研究
借助于 DSP 系统，实现的谐波电能计量算法，其主要是根据 ST9500 的设备，继而得出电压信号、电流信号，之后根据得出的数据，再次通过模数的有效转化，即可得出相应的电压与电流信号。最后，即可通过该系统，对谐波电能的各项内容，进行准确的计算。其在计算中，使用了 nuttall 函数，进行了加窗研究，之后再使用 FFT 计量算法，进行了数据分析，得出了基波，以及相应的电压、电流情况。其在使用 DSP 算法，进行计算的过程中，需要将其芯片，进行初始化处理。待其稳定之后，需要对其进行采样，之后便可以将其芯片中所含的数据，进行系统的输入中断处理。此时，将中断处理后获得的数据，进行计算，得出结果后，即可发送给处理平台。该系统在进行算法计算的过程中，主要是将电压信号，以
及电流信号，进行了相应的处理，予以其加窗函数，并且使用了常规的计量手段，对其含有的各项参数情况，进行了详细的计算，之后得出了需要的计量数据。该方法，在实际的应用中，可以对其常用的 FFT 计量算法，进行相应的改进，通过得出的数据，进行了组间的对比分析。其具体的结果可知：经过改进的 FFT 计量算法，并且经过 DSP 系统，进行计算后，其总值的电压误差值，大大的减少，其最终的误差值约为 0.7% 左右。之后，在对其进行电流有效值误差值的计算可知，其误差的范围，可以控在 2% 左右。较之于传统使用的计量算法得出的数值，该种方法，其具有着精确的计量算法结果，并且可以将其谐波电能的各项参数的误差值，进行合理的控制。本文的研究，针对其谐波电能计算中，使用的传统方法，
存在的种种问题，进行了相应的改进研究，之后针对其改进后算法，根据 DSP 系统，做了芯片与窗函数的处理，并且根据其对于谐波函数的各项参数，进行的计算，可知其经过该系统进行 FFT 计量算法计算的数据，其精确度，显著的提高，并且其参数计算的误差值也得到了有效的控制。
三、结语
在目前的电能计量算法过程中，有着较多的计量方法，虽然这些方法，目前已经有着较多的应用范围，但是其仍然存在着较多的问题，因此科研人员对于目前较常使用的计量方法，进行了相应的改进，使得改进后的计量算法，可以对电能的使用得出准确的电能使用费用，以及其他的相关的数据，为其电能的有效利用提供了数据支持。
参考文献：
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[2] 康维 . 基于 Hilbert 变换和 FFT 改进算法的谐波电能计量技术研究 [D]. 湖南大学，2016.
[3] 郭立煌，周建波 . 数字化电能表的谐波计量算法实现与测试[J]. 中国计量，2016，11：107-111.
作者简介：
许勇，男，装表接电技师，主要从事电能计量、装表接电工作 地址：安徽省蚌埠市涂山路1072号供电公司计量室，电话：15305528080
论文作者:许勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/19
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