一种电力系统间谐波检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电力系统间谐波检测方法及装置，其中，方法包括：对离散采样信号进行全相位数据预处理，得到全相位数据；对所述全相位数据进行快速傅里叶变换，得到全相位幅值谱和相位谱；结合所述全相位幅值谱和相位谱，识别出密集谱的存在并得到峰谱线值，使用全相位谱线校正法得到间谐波参数；以已获得的间谐波参数为依据得到约束条件，并使用带约束条件的最小二乘拟合法得到间谐波参数的准确值。本发明专利技术可有效判断密集谱的存在，即使对于频率间隔很小的密集谱也具有准确的判断力；本发明专利技术可以有效抑制频谱泄露，大幅减少基波和谐波的频谱泄露对间谐波检测造成的干扰，也可减少密集谱间谐波之间的干扰；本发明专利技术还具有较强的抗噪性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统间谐波检测方法及装置


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种电力系统间谐波检测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着非线性器件在电网中应用日益增加，人们对输电线路和电力系统的稳定性、可靠性有了越来越高的要求。但是随着近年来大力发展风力发电、光伏等新能源，以及越来越多非线性负载被接入电力系统，电力系统的谐波和间谐波问题变得日益严重；大量的谐波和间谐波极大的危害着电力系统的安全和稳定。
[0003]目前，用于检测电网中谐波、间谐波的方法主要有快速傅里叶变换法(Fast Fourier Transform，FFT)、小波变换法、独立分量分析法(Independent Component Analysis，ICA)、神经网络法等。快速傅里叶变换法是使用最广泛、最可靠的方法之一，但是在非同步采样的情况下会引起频谱泄露和栅栏效应；小波变换法的优点是可以同时拥有较高的时域和频域分辨率，但可能引起小波混叠，降低稳定性；独立分量分析法常常做不到彻底分离各个分量且运算量较大；基于神经网络方法需要大量训练样本和极大的运算量。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电力系统间谐波检测方法及装置，以在较低信噪比和邻近基波/谐波的情况下准确地减少间谐波参数的检测误差。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电力系统间谐波检测方法，包括：
[0006]步骤A，对离散采样信号进行全相位数据预处理，得到全相位数据；
[0007]步骤B，对所述全相位数据进行FFT变换，得到全相位幅值谱和相位谱；
[0008]步骤C，结合所述全相位幅值谱和相位谱，识别出密集谱的存在并得到峰谱线值，使用全相位谱线校正法得到间谐波参数；
[0009]步骤D，以已获得的间谐波参数为依据得到约束条件，并使用带约束条件的最小二乘拟合法得到间谐波参数的准确值。
[0010]进一步地，所述步骤A具体包括：
[0011]对原始信号进行离散采样得到的离散序列x(n)(n＝0,
…
,N
‑
1)，保留x(0)前面的N
‑
1个数据用于加权，构造一个N
×
N矩阵：
[0012]x0＝[x(0),x(1),...x(N
‑
1)][0013]x1＝[x(
‑
1),x(0),...x(N
‑
2)][0014]......
[0015]x
N
‑1＝[x(
‑
N+1),x(
‑
N+2),...x(0)][0016]对每个向量向左进行循环移位，使x(0)处于第一位，得到一个新的N
×
N矩阵：
[0017]x0＝[x(0),x(1)
…
x(N
‑
1)][0018]x1′
＝[x(0),x(1)
…
x(
‑
1)][0019]......
[0020]x
N
‑1′
＝[x(0),x(
‑
N+1)
…
x(
‑
1)][0021]把新的N
×
N矩阵的N行向量全部相加求平均值，得到全相位数据向量：
[0022][0023]进一步地，所述步骤B具体包括：
[0024]对于采样得到的N点离散单频复指数信号x(n)，把角频率2πf0用频率间隔2π/N的β倍表示，得到：
[0025][0026]其中，为信号初相位；
[0027]则序列{x(n)}的不加窗傅里叶变换谱为：
[0028][0029]经变换得：
[0030][0031]其中，k＝0,1,
…
,N
‑
1；
[0032]根据离散傅里叶变换的移位性质，步骤A中x
i
的DFT变换X
i
(k)与x
i
'的DFT变换X
i
'(k)的关系为：
[0033][0034]由上得到全相位傅里叶变换谱：
[0035][0036]|X
ap
(k)|为全相位幅值谱，arg(X
ap
(k))为全相位相位谱。
[0037]进一步地，所述步骤C具体包括：
[0038]分别对单频信号x1(n)、x2(n)和复合信号x(n)进行全相位FFT变换，得到相应的幅值谱和相位谱；
[0039]使用全相位谱线校正法得到间谐波的幅值、相位、频率参数。
[0040]进一步地，所述步骤D具体包括：
[0041]对于含有多个频率的复指数信号
[0042]判断出有用的频率个数，设为M；令拟合函数为
[0043][0044]则误差平方和为
[0045]J＝J(a
1 a2…
a
M
,b1b2…
b
M
,c
1 c2…
c
M
)为变量a
i
、b
i
、c
i
的函数，根据最小二乘法的原理，使误差平方和J最小时的参数(a1a2…
a
M
,b1b2…
b
M
,c1c2…
c
M
)即所求值；
[0046]拟合函数δ(t)中的参数b
i
直接使用求出的频率值，即b
i
＝f0(i)，则J＝J(a1a2…
a
M
,c1c2…
c
M
)就仅仅是a
i
和c
i
的函数；
[0047]设置不等式约束条件
[0048][0049]拟合函数δ(t)表示为线性形式
[0050][0051]其中，a
hi
＝a
i cos(c
i
),b
hi
＝
‑
a
i sin(c
i
)；其矩阵形式为：X＝FI
[0052]其中，X＝[δ(t1)δ(t2)
……
δ(t
N
)]T
是N
×
1维矩阵；I＝[a
h1 b
h1 a
h2 b
h2
……
a
hM b
hM
]T
是2M
×
1维矩阵；
[0053][0054]为N
×
2M维矩阵；
[0055]由最小二乘法的线性法则对I进行预估有
[0056]I＝(F
T
F)
‑1F
T
X
[0057]得到：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统间谐波检测方法，其特征在于，包括：步骤A，对离散采样信号进行全相位数据预处理，得到全相位数据；步骤B，对所述全相位数据进行快速傅里叶变换，得到全相位幅值谱和相位谱；步骤C，结合所述全相位幅值谱和相位谱，识别出密集谱的存在并得到峰谱线值，使用全相位谱线校正法得到间谐波参数；步骤D，以已获得的间谐波参数为依据得到约束条件，并使用带约束条件的最小二乘拟合法得到间谐波参数的准确值。2.根据权利要求1所述的电力系统间谐波检测方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：对原始信号进行离散采样得到的离散序列x(n)(n＝0,
…
,N
‑
1)，保留x(0)前面的N
‑
1个数据用于加权，构造一个N
×
N矩阵：x0＝[x(0),x(1),...x(N
‑
1)]x1＝[x(
‑
1),x(0),...x(N
‑
2)]......x
N
‑1＝[x(
‑
N+1),x(
‑
N+2),...x(0)]对每个向量向左进行循环移位，使x(0)处于第一位，得到一个新的N
×
N矩阵：x0＝[x(0),x(1)
…
x(N
‑
1)]x1′
＝[x(0),x(1)
…
x(
‑
1)]......x
N
‑1′
＝[x(0),x(
‑
N+1)
…
x(
‑
1)]把新的N
×
N矩阵的N行向量全部相加求平均值，得到全相位数据向量：3.根据权利要求1所述的电力系统间谐波检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：对于采样得到的N点离散单频复指数信号x(n)，把角频率2πf0用频率间隔2π/N的β倍表示，得到：其中，为信号初相位；则序列{x(n)}的不加窗傅里叶变换谱为：
经变换得：其中，k＝0,1,
…
,N
‑
1；根据离散傅里叶变换的移位性质，步骤A中x
i
的DFT变换X
i
(k)与x
i
'的DFT变换X
′
i
(k)的关系为：由上得到全相位傅里叶变换谱：|X
ap
(k)|为全相位幅值谱，arg(X
ap
(k))为全相位相位谱。4.根据权利要求1所述的电力系统间谐波检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：分别对单频信号x1(n)、x2(n)和复合信号x(n)进行全相位FFT变换，得到相应的幅值谱和相位谱；使用全相位谱线校正法得到间谐波的幅值、相位、频率参数。5.根据权利要求1所述的电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊丽娟，李鸿鑫，安宇，程卓，刘桐雨，舒勤，徐方维，王天行，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：