【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域,尤其是涉及一种基于空间平滑修正MUSIC的电力间谐波检测方法。
技术介绍
现代社会由于各种非线性、冲击性和波动性负荷以及高功耗装置的广泛使用,使得电力系统中产生多种形式的谐波和间谐波干扰,严重污染了电网,引起电能质量下降,影响工业生产和人们正常生活。整数倍基波频率的正弦波定义为谐波,非整数倍基波频率的正弦波定义为间谐波,其会增加能量损耗、引发与供电系统的谐振,降低负荷功率因数、还会产生过零点漂移、电压闪变等一系列问题。电能质量遭到严重损坏并影响到电网的安全经济运行。因此必须对其进行治理,而治理的前提是对谐波和间谐波频率和幅值等参数的准确检测。间谐波的精确检测要比整数次谐波检测困难,能对谐波进行精确检测的方法几乎都不能适应间谐波的检测。由于间谐波幅值一般都比较小,而且时变性和随机性强,要实现对间谐波的精确检测难度很大。已有的间谐波检测方法有快速傅里叶变换法(FFT)、小波变换法(WT)、瞬时无功功率理论等。快速傅里叶变换是当前应用最广泛的一种谐波测量方法,但是栅栏效应和频谱泄漏这个缺点它不能有效克服,这在很大程度上满足不了电力系统高精度的要求。小波变换具有良好的时频局部化特性及自适应性,但小波变换是线性变换,其存在边界效应,频率分辨率也比较低。基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法虽具有较好的实时性,但该方法只适用于波形对称、电流不含零序分量且无畸变的三相电压。已有文献表明,赵娥等人在《 ...
【技术保护点】
一种基于空间平滑修正MUSIC的电力间谐波检测方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将模拟的电流电压信号通过采样频率为fs的模数转换器转化为数字信号,得到的采样数据长度为n,由平滑秩序列法估计出信号源数K;(2)应用空间平滑修正MUSIC算法对得到的信号源数进行加权空间平滑修正,得到修正的空间平滑矩阵Rfb,根据空间平滑MUSIC谱估计得到信号中各个谐波和间谐波频率;(3)由空间平滑修正MUSIC谱估计得到信号中各个谐波和间谐波频率后,通过扩展Prony方法中的最小二乘估计计算出这些谐波间谐波分量的幅值和相位。
【技术特征摘要】
1.一种基于空间平滑修正MUSIC的电力间谐波检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将模拟的电流电压信号通过采样频率为fs的模数转换器转化为数字信号,得到的采
样数据长度为n,由平滑秩序列法估计出信号源数K;
(2)应用空间平滑修正MUSIC算法对得到的信号源数进行加权空间平滑修正,得到修正
的空间平滑矩阵Rfb,根据空间平滑MUSIC谱估计得到信号中各个谐波和间谐波频率;
(3)由空间平滑修正MUSIC谱估计得到信号中各个谐波和间谐波频率后,通过扩展
Prony方法中的最小二乘估计计算出这些谐波间谐波分量的幅值和相位。
2.根据权利要求1所述的一种基于空间平滑修正MUSIC的电力间谐波检测方法,其特征
在于,所述步骤(1)具体包括如下子步骤:
(1.1)设电力系统谐波间谐波波形为:
式中,Ai、fi、分别为第i个谐波或间谐波的幅值、频率和初始相位,N(t)为随机噪声;
以固定采样频率fs对电力系统谐波间谐波波形进行采样:
y(n)=Σi=0Hbhzhn+N(t),n=0,1,...,N-1---(1-2)]]>式中,zh=exp(j2πfh△t),y(n)为采样信号,H为谐波次数,n为采样点数,fh为第h次谐
波的频率,bh为第h次谐波的幅值;
(1.2)用y(n)生成M×M维矩阵R0,定义一个(M-k)×M维矩阵IM-k,j,
IM-k,j=[0…0I0…0](1-3)
式中,k是正整数,I为单位矩阵,前j列和后k-j列为0矢量;
将R0分成交叉重叠矩阵即
R0(k)=1k+1Σi=0kIM-k,iR0IM-k,iT,k=1,2,...,M-1---(1-4)]]>相关群的数目为:
Q=Σi=1Lgi---(1-5)]]>式中gi(i=1,2,…,L),即每个群有i个相干源,L是最大的相关源数;
总的信号源数为K=Σq=1Qfq---(1-6)]]>式中,fq表示第q组相关群的信号源数,即谐波间谐波个数。
3.根据权利要求1所述的一种基于空间平滑修正MUSIC的电力间谐波检测方法,其特征
在于,所述步骤(2)具体包括如下子步骤:
(2.1)应用空间平滑修正MUSIC算法:窄带情况下的一均匀线阵,第s个阵元接收的数据
为
xs(t)=Σi=1Nas(θi)si(t)+ns(t),s=1,2,...,M---(2-1)]]>式中,τsi=(s-1)dsinθi/c,M为阵元数,N为信号源数,c为信号传播速
度,d为均匀线阵的间距;
将具有M个阵元的均匀线阵分成p个相互交错的子阵,每个子阵有m个阵元数,M=p+m-
1;
选参考子阵为第一个子阵,则第k个子阵的数据模型为
xk(t)=[xkxk+1…xk+m-1]=AD(k-1)s(t)+nk(t)(2-2)
其中
D=ejβ10...00ejβ2...0.........00...ejβN---(2-3)]]>于是该子阵数据协方差矩阵为
Rk=AD(k-1)Rs(D(k-1))HAH+σ2I(2-4)
取修正的前向平滑协方差矩阵为:
Rf=1pΣi=1pRi=ARsfAH+σ2I---(2-5)]]>其中,Rsf=1pΣi=1pD(i-1)Rs(D(i-1))H,]]>采用后向空间平滑的方法划分子阵,第i个子阵的数据矢量:
xib(t)=xM-i+1xM-i...xM-m-i+2*---(2-6)]]>后向第p-k+1个子阵和前向第k个子阵有...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑威,卢洪瑞,崔学成,赵彬,代品宣,
申请(专利权)人:江苏科技大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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