一种电力系统间谐波测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种电力系统间谐波测量方法，该方法通过采集电力系统中节点的电压、电流信号，考到基波和整次谐波对间谐波频谱泄漏的影响，以常规整次谐波测量方法计算所得结果为基础，直接从原始频域数据中滤除基波和整次谐波分量，无需进行第二次FFT计算，同时具有采样周期短、基于成熟FFT方法的特点，更易于在线实时测量中实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能质量的在线检测领域，更具体地，涉及一种电力系统间谐波测量 方法。
技术介绍
电力系统中非线性负荷除了产生基频的整次谐波外，还可能产生基波频率的非整 次谐波，即间谐波。根据IEC-61000-2-1，间谐波（Interharmonic)定义为:在电压和电流信 号的谐波分量之间存在着频率与基波频率不成整数倍关系的信号，它表现为离散频谱或宽 带频谱。电力系统中主要的间谐波源包括:变频调速装置;高压直流输电；电动机和电弧炉 等。与谐波类似，间谐波不仅会影响无源滤波器工作、引起闪变问题，同时会增加电动机损 耗，降低负荷功率因数。针对间谐波特点，国内外学者提出了多种间谐波检测方法。而由于间谐波固有的 非平稳性、频率难以预测、幅值往往远小于基波与谐波分量等特征，现阶段采用的改进FFT 方法、基于二阶统计量的AR模型功率谱等方法，难以对间谐波进行精确检测，存在频谱泄 漏、抗干扰性较差等不足。而较精确的基于高阶累积量的测量方法存在运算量大、难以满足 电能质量在线检测实时性要求。
技术实现思路
本专利技术提供，该方法可提高间谐波在线检测的实时 性，为电网的电能治理提供依据。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：-种电力系统间谐波测量方法，包括以下步骤：1)将电网的三相电流和三相电压以采样频率fs和采样点数N进行实时采样，将采 样所得的信号发送至A/D转换模块转换成数字信号并经过双口RAM传输模块发送至DSP处理 丰旲块；2)根据步骤1)所得的电流和电压信号采用FFT方法进行间谐波检测，具体步骤如 下： 21)将步骤1)中所得的采样信号作为原始信号； 22)计算基波和谐波的幅值、相位和频率；23)计算基波和谐波的频域信号并作加窗处理； 24)从原始信号中减去步骤23)所得的基波和谐波频率信号，得到间谐波加窗后的 频域信号；25)计算步骤24)中所得间谐波加窗后的频或信号的幅值、相位和频率。 进一步地，所述步骤22)包括以下步骤： 221)获得基波和谐波信号；222)将谐波信号进行加窗并对加窗后的函数进行连续傅里叶变换； 223)对连续傅里叶变换所得函数进行抽样，并作离散傅里叶变换； 224)采用多项式逼近法和双峰谱线修正法，得到幅值、相位和频率的修正公式。 进一步地，所述步骤23)采用Hanning窗计算基波和谐波的频域信号。 进一步地，所述步骤25)采用双峰谱线修正法计算间谐波的幅值、相位和频率。 进一步地，所述步骤25)后还包括步骤26)，所述步骤26)具体方法如下：判断步骤 25)所得间谐波分量幅值是否收敛，若不收敛，则减去幅值最大的间谐波分量后再采用步骤 25)的方法计算余下的间谐波分量的幅值、相位和频率，若收敛则停止计算，并将计算结果 予以显不。 与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术通过采集电力系统中节点的电压、电流信号，考到基波和整次谐波对间谐 波频谱泄漏的影响，以常规整次谐波测量方法计算所得结果为基础，直接从原始频域数据 中滤除基波和整次谐波分量，无需进行第二次FFT计算，同时具有采样周期短、基于成熟FFT 方法的特点，更易于在线实时测量中实现。【附图说明】图1为本专利技术方法流程图。【具体实施方式】附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品 的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解 的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。 实施例1如图1所示，，包括以下步骤： 1)将电网的三相电流和三相电压以采样频率fs和采样点数N进行实时采样，将采 样所得的信号发送至A/D转换模块转换成数字信号并经过双口RAM传输模块发送至DSP处理 丰旲块； 2)根据步骤1)所得的电流和电压信号采用FFT方法进行间谐波检测，具体步骤如 下： 21)将步骤1)中所得的采样信号作为原始信号； 22)计算基波和谐波的幅值、相位和频率； 221)获得基波和谐波信号：式中Xs(k)为谐波频率，A为幅值，fo为基波频率，fs为采样频率，Θ为相位角。 222)将谐波信号进行加窗并对加窗后的函数进行连续傅里叶变换;设时域窗函数 w(k)，其连续频谱为W(23if)，则加窗后该信号的连续傅里叶变换为： Λ=-ou 式中Xs(f)为Xs(k)的加窗后的连续傅里叶变换函数，j为虚数，f为频率。将式(1)用 欧拉公式展开后代入上式可得： 223)对连续傅里叶变换所得函数进行抽样，并作离散傅里叶变换。由于正负频点 的频谱对称性，这里仅分析正频点附近频谱函数。如果忽略负频点-fo处频峰的旁瓣影响， 在正频点fo附近的连续频谱函数为：对上式进行离散抽样后，可以得到离散傅里叶变换表达式： Λ\(ΙΔ/_)为义乂/_)的离散抽样后的傅里叶变换函数。 224)采用多项式逼近法和双峰谱线修正法，得到幅值、相位和频率的修正公式。 Af=fs/N为离散频率间隔，Ν为采样点。由于峰值频率fo=k() ·Af难以恰好位于 离散谱线频点上，即ko往往是非整数。设k#Pk2分别为峰值点左右两侧的谱线，hk2 = h+1，同时它们也是幅值最接近峰值的两条谱线。在离散频谱中找到这两条谱线，即可确定ki和k2的值。设这两条谱线幅值分别为yi，y2: 由于0 <ko-ki< 1，可引入参数a=ko-krO· 5，结合式(5)可得：再令i3=(y2-yi)/(y2+yi)，上式可简化为a =g，i3)，采用切比雪夫多项式逼近法 时，所求多项式的偶次项系数将为0。因此，其频率修正多项式逼近可由下式表示，其中 a3, . . .，a2m+1(m为整数)表示逼近多项式的奇次项系数： a ? Β?β+Β3β3+. . .+a2m+i^2m+1 (9) 为了克服单峰谱线修正方法易受到频谱泄漏和噪声干扰影响的缺点，次强谱线的 信息也可以用于幅值修正。具体来说就是直接对1^和1?两根谱线幅值进行加权平均，从而计 算出实际的峰值点的幅值。这种方法被称为双峰谱线修正方法，其计算当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统间谐波测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将电网的三相电流和三相电压以采样频率fs和采样点数N进行实时采样，将采样所得的信号发送至A/D转换模块转换成数字信号并经过双口RAM传输模块发送至DSP处理模块；2)根据步骤1)所得的电流和电压信号采用FFT方法进行间谐波检测，具体步骤如下：21)将步骤1)中所得的采样信号作为原始信号；22)计算基波和谐波的幅值、相位和频率；23)计算基波和谐波的频域信号并作加窗处理；24)从原始信号中减去步骤23)所得的基波和谐波频率信号，得到间谐波加窗后的频域信号；25)计算步骤24)中所得间谐波加窗后的频或信号的幅值、相位和频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何君如，杨俊华，杨济溦，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44