一种交流电力谐波向量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种交流电力谐波向量测量方法，包括以下步骤：整序和计算电网基波运行周期T

【技术实现步骤摘要】
一种交流电力谐波向量测量方法
本专利技术属于电力
，特别是涉及一种交流电力谐波向量测量方法，具体为一种基于多通道异步数据采集和矩形窗口重构数据的交流电力谐波向量测量方法。
技术介绍
(1)谐波辨识及关键技术谐波辨识是谐波治理的基础，谐波辨识的主要内容是辨识谐波源、确定谐波传输特性和谐波相序特性；辨识谐波源的基本方法是功率方向法，即当负荷注入系统谐波功率为正值时，则判定该负荷存在谐波源。辨识谐波源的关键技术是准确地测量谐波功率大小与功率因数角，即准确地测量同测量点、同相、同次谐波电压和谐波电流的幅值与相位差。确定谐波传输特性的基本方法是阻抗比较法：若谐波电流源传输阻抗大于供电母线系统阻抗，则谐波电流传输网络存在并联谐振特性；若谐波电流源传输阻抗小于供电母线系统阻抗，则谐波电流传输网络具有滤波特性；若谐波电压源传输阻抗小于供电母线负载阻抗，则谐波电压传输网络存在串联谐振特性；若谐波电压源传输阻抗大于供电母线负载阻抗，则谐波电压传输网络具有衰减特性。为了有效地治理谐波，必须将谐波电流传输网络中存在并联谐振特性变为滤波特性，将谐波电压传输网络中存在串联谐振特性变为衰减特性，这就需要准确地测量谐波阻抗的幅值与阻抗角。确定谐波传输特性和治理谐波的关键技术是准确地测量谐波阻抗的幅值与阻抗角，即准确地测量同测量点、同相、同次谐波电压和谐波电流的幅值与相位差。确定谐波的相序特性的基本方法是对称分量法，其关键是要准确地测量同测量点、不同相间、同次谐波电压(或电流)的幅值与相位差。r>总之，谐波辨识的关键技术是准确地测量同测量点同相、同次谐波电压和谐波电流的幅值与相位差，准确地测量同测量点、不同相间、同次谐波电压(或电流)的幅值与相位差。简单地说，谐波辨识的关键技术是高精度谐波向量(幅值与相位)测量技术。(2)现有技术①谐波向量测量系统基本参数的计算根据需求确定测量通带内的谐波次数上限hmax、测量通道数G确定傅里叶变换窗口数据总数N＝kNhmax，一般kN＝412给出基波基准周期T1R和基波运行周期T1q的变化范围：T1q＝T1R±ΔT1根据上列参数和测量精度要求设计抗混叠滤波器，确定系统巡回数据采集周期ts，通道数据采集周期tsg＝Gts、仪器信息容量等。②基于多通道同步数据采集和矩形窗口截取数据的谐波向量测量方法在20世纪90年代，由于多通道数据采集单元硬件成本占整机成本高，采用多通道同步数据采集单元成本远大于采用多通道异步采集单元成本，对于同步要求不高的仪器一般采用多通道异步采集单元。到了21世纪初，多通道数据采集单元硬件成本大幅度降低，采用同步数据采集单元还是采用异步数据采集单元对整机成本影响很小。获取傅里叶变换时域数据的通用方法是“矩形窗口截取数据”，为了减小同步误差，现在多采用同步数据采集单元,即图1所示的“基于多通道同步数据采集和矩形窗口截取数据的谐波向量测量方法”。如附图1，其为现有技术中基于多通道同步数据采集和矩形窗口截取数据的谐波向量测量方法，图中：u(t):相电压模拟信号，i(t):线电流模拟信号，t:时间；xg(n):g通道采集数据，g＝0、1、...、G-1为通道编号，G为信号通道总数，n为数据采集序号；T1q为t＝tq时(对应n＝nq)的基波运行周期；pg(n):t＝tq时(对应n＝nq)整序后的矩形窗口截取的数据，n＝0、1、...、N-1，N为矩形窗口截取数据总数。Uh:复数相电压，U0：相电压直流分量，Uh：相电压交流分量有效值，h＝1为基波分量，hmax≥h≥2为测量通带内谐波次数的范围,hmax为测量通带最高谐波次数，αh：相电压交流分量相位角；Ih:复数相电流，I0：相电流直流分量，Ih：相电流交流分量有效值，h＝1为基波分量，hmax≥h≥2为测量通带内谐波次数的范围,hmax为测量通带最高谐波次数，βh：相电流交流分量相位角；抗混叠滤波器：在误差分配中，图1和图2中(图2为本专利技术提出的基于多通道异步数据采集和矩形窗口重构数据的交流电力谐波向量测量方法的流程图)的抗混叠滤波器产生的幅值与随机相位误差与其它单元产生的幅值与随机相位误差相比较可忽略不计。在本专利技术专利的所有申请文件中，所有涉及测量误差的讨论，不包含信号输入电路所产生的误差。(3)现有技术存在的问题①多通道同步数据采集产生的同步误差使通道间相位差的测量误差增大对于多通道同步数据采集，由于各通道采用独立的采样电路和A/D转换器，其不一致性使任意两通道的数据采集产生同步误差Δtsy，Δtsy为使这两个通道h次谐波电压与h次谐波电流(或h次谐波电压与h次谐波电压或h次谐波电流与h次谐波电流)相位差的增大Δθh，Δθh＝Δtsyf1h×360°，f1为基波频率。案例：目前Δtsy为μS数量级,若Δtsy＝6×10-6Sf1＝50HZh＝60，则Δα60＝6.5°。②矩形窗口截取数据产生的频谱泄漏使谐波电压和谐波电流幅值的测量误差增大通常电力系统基波频率变化小于1％，为了在使用同一组采样数据进行多种电能质量指标分析时统一时标，多数仪器各通道采用固定采样周期ts。谐波分析时一般首先计算电力系统基波运行周期T1q，再用宽度为T1q的矩形窗口截取数据，设矩形窗口内含N个采样数据，则被截取的信号长度为TA＝Nts，-ts/2≥TA-T1q≤ts/2，δF＝[(TA-T1,q)/T1,q]×100％，δF称之为频率跟踪误差。对于周期信号的频域分析，│δF│越大，频谱泄漏越严重，谐波电压和谐波电流幅值的测量误差越大。案例：对于带宽不大于6kHz的多通道谐波分析仪、傅里叶变换窗口宽度为单周期、基波频率为50Hz、单通道采样频率为25.6kHz时，频率跟踪误差在0.1％左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交流电力谐波向量测量方法，通过基于多通道异步数据采集和矩形窗口重构数据的方法来对交流电力谐波向量进行测量；将谐波向量测量精度提高一个数量级；提高电能质量治理工程的技术水平和经济效益；谐波向量测量技术将从根本上解决谐波的辨识问题，从而更加科学地制定电能质量治理方案，使电能质量治理更加经济有效。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种交流电力谐波向量测量方法，以下步骤：stp1，多通道异步数据采集；stp2，计算基波运行周期；stp3，矩形窗口重构数据；stp4，傅里叶变换；stp5,数据输出；矩形窗口重构数据包括以下步骤：步骤1、整序和计算电网基波运行周期T1q(1)输入：x(n)，G，ts；其中，x(n)为系统多通道巡回采集数据，n＝0、1、...、∞为x(n)的多通道巡回采集数据序号；G为信号通道总数；ts为系统巡回数据采集周期；(2)整序：g为信号通道编号，g＝0、1、...、G-1；xg(n)＝x(nG+g)式中：xg(n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电力谐波向量测量方法，包括以下步骤：stp1，多通道异步数据采集；stp2，计算基波运行周期；stp3，矩形窗口重构数据；stp4，傅里叶变换；stp5,数据输出；其特征在于；矩形窗口重构数据包括以下步骤：/n步骤1、整序和计算电网基波运行周期T

【技术特征摘要】
1.一种交流电力谐波向量测量方法，包括以下步骤：stp1，多通道异步数据采集；stp2，计算基波运行周期；stp3，矩形窗口重构数据；stp4，傅里叶变换；stp5,数据输出；其特征在于；矩形窗口重构数据包括以下步骤：
步骤1、整序和计算电网基波运行周期T1q
(1)输入：x(n)，G，ts；其中，x(n)为系统多通道巡回采集数据，n＝0、1、...、∞为x(n)的多通道巡回采集数据序号；G为信号通道总数；ts为系统巡回数据采集周期；
(2)整序：g为信号通道编号，g＝0、1、...、G-1；
xg(n)＝x(nG+g)
式中：xg(n)为通道数据，n＝0、1、...、∞为xg(n)的数据序号；
(3)计算tq时刻的T1q
tq为约定分析计算时间点
选择测量通道中的一个交流电压信号通道计算T1q；



式中：tsg为通道采样周期，tsg＝Gts；nq为tq时刻对应的通道数据序号；n1为nq前距离第E个零点左边最近的xg(n)的单通道数据序号；n2为nq后距离第E+1个零点右边最近的xg(n)的单通道数据序号；E为(n2-n1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张四海，李令东，李瑜，潘结兵，严良占，
申请(专利权)人：安徽一天电能质量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34