【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统谐波与间谐波测量，具体涉及一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法及系统。
技术介绍
1、随着新型电力系统的建设和发展，配电网中接入了越来越多的分布式电源以及包括电动汽车在内的非线性负荷，这些分布式电源和非线性负荷含有大量的电力电子设备，电力电子设备间的相互作用使配电网中引入了大量的谐波与间谐波，严重影响配电网的电能质量，因此需要对这些谐波与间谐波进行监测，从而为其治理提供数据支撑。
2、目前，传统的谐波与间谐波测量算法是加窗快速傅里叶变换fft，但该方法存在频谱泄漏和栅栏效应的问题，导致测得的谐波与间谐波参数存在较大误差，现有的谐波与间谐波测量算法采用插值fft、能量重心法等方法提高测量精度，然而这些方法在进行频率和幅值等参数校正时存在近似取舍的现象，易受采样率因素影响；因此，需要设计一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，为更好的有效解决传统的谐波与间谐波测量算法是加窗快速傅里叶变换fft，但该方法存在频谱泄漏和栅栏效应，导致测得的谐波与间谐波参数存在较大误差的问题，提供了一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法及系统，其实现了具有能在配电网信号发生谐波与间谐波畸变时准确测量电压电流信号中谐波与间谐波参数的功能，且测量速度较快及测量结果较为准确，不仅为配电网中大量分布式电源和非线性负荷接入后的谐波治理提供了数据支撑，还保障了配电网的可靠性
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法及系统，包括以下步骤，
4、步骤(a)，根据测量需求选取窗函数，并对窗函数进行频谱分析，再对主瓣内的幅频特性进行多项式拟合并建立频率和窗函数增益间的函数关系；
5、步骤(b)，基于步骤(a)中得到的频率和窗函数增益间的函数关系，获得窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值；
6、步骤(c)，对步骤(b)中得到的窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值进行多项式拟合，并建立窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系；
7、步骤(d)，利用窗函数对电压电流信号进行加窗处理，并对加窗后的信号进行频谱分析，再设置阈值提取谐波与间谐波的初始频率及幅值，并选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线，得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值；
8、步骤(e)，将步骤(d)中得到的最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值代入步骤(c)中的函数关系，得到谐波与间谐波的最终频率；
9、步骤(f)，将步骤(e)中得到的谐波与间谐波的最终频率代入步骤(a)中的函数关系得到谐波与间谐波的增益，再利用步骤(d)中提取的谐波与间谐波的初始幅值除以谐波与间谐波的增益得到谐波与间谐波的最终幅值，完成配电网谐波与间谐波的测量作业。
10、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(a)，根据测量需求选取窗函数，并对窗函数进行频谱分析，再对主瓣内的幅频特性进行多项式拟合并建立频率和窗函数增益间的函数关系，其中频率和窗函数增益间的函数关系如公式(1)所示，
11、g(f)＝a0+a1f+a2f2+…anfn (1)
12、其中，g(f)表示频率和窗函数增益间的函数关系，f表示频率，a0、a1、a2和an表示多项式拟合系数，n表示多项式拟合阶数。
13、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(b)，基于步骤(a)中得到的频率和窗函数增益间的函数关系，获得窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值；其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值如公式(2)所示，
14、
15、其中，r1和p(f)均窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值，g+(f)表示窗函数主瓣内正频段增益，g-(f)表示窗函数主瓣内负频段增益。
16、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(c)，对步骤(b)中得到的窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值进行多项式拟合，并建立窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系，其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系如公式(3)所示，
17、s(r1)＝b0+b1r+b2r2+…+bnrm (3)
18、其中，s(r1)表示窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系，b0、b1、b2和bn表示多项n式拟合系数，m表示多项式拟合阶数。
19、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(d)，利用窗函数对电压电流信号进行加窗处理，并对加窗后的信号进行频谱分析，再设置阈值提取谐波与间谐波的初始频率及幅值，并选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线，得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值，其中选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线并得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值具体步骤如下，
20、步骤(d1)，若真实频率分量在第k根和第k-1根谱线之间时，则最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值如公式(4)所示，
21、
22、其中，r2表示最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值，xh为频率分量的真实幅值，xk-1为第k-1根谱线的幅值，xk为第k根谱线的值，△f为真实频率与第k-1根谱线频率之间的差值；
23、步骤(d2)，若真实频率分量在第k根和第k+1根谱线之间时，则最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值如公式(5)所示，
24、
25、其中，xk+1表示第k+1根谱线的幅值。
26、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(e)，将步骤(d)中得到的最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值代入步骤(c)中的函数关系，得到谐波与间谐波的最终频率，其中具体步骤如下，
27、步骤(e1)，若真实频率分量在第k根和第k-1根谱线之间时，谐波与间谐波的最终频率如公式(6)所示，
28、
29、其中，fh为真实频率分量对应的频率值，fs为信号的采样率，△f表示谐波与间谐波的最终频率；
30、步骤(e2)，若真实频率分量在第k根和第k+1根谱线之间时，谐波与间谐波的最终频率如公式(7)所示，
31、
32、前述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，步骤(f)，将步骤(e)中得到的谐波与间谐波的最终频率代入步骤(a)中的函数关系得到谐波与间谐波的增益，再利用步骤(d)中提取的谐波与间谐波的初始幅值除以谐波与间谐波的增益得到谐波与间谐波的最终幅值，完成配电网谐波与间谐波的测量作业，其中利用步骤(d)中提取的谐波与间谐波的初始幅值除以谐波与间谐波的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(A)，根据测量需求选取窗函数，并对窗函数进行频谱分析，再对主瓣内的幅频特性进行多项式拟合并建立频率和窗函数增益间的函数关系，其中频率和窗函数增益间的函数关系如公式(1)所示，
3.根据权利要求2所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(B)，基于步骤(A)中得到的频率和窗函数增益间的函数关系，获得窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值；其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值如公式(2)所示，
4.根据权利要求3所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(C)，对步骤(B)中得到的窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值进行多项式拟合，并建立窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系，其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系如公式(3)所示，p>
5.根据权利要求4所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(D)，利用窗函数对电压电流信号进行加窗处理，并对加窗后的信号进行频谱分析，再设置阈值提取谐波与间谐波的初始频率及幅值，并选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线，得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值，其中选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线并得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值具体步骤如下，
6.根据权利要求5所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(E)，将步骤(D)中得到的最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值代入步骤(C)中的函数关系，得到谐波与间谐波的最终频率，其中具体步骤如下，
7.根据权利要求6所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(F)，将步骤(E)中得到的谐波与间谐波的最终频率代入步骤(A)中的函数关系得到谐波与间谐波的增益，再利用步骤(D)中提取的谐波与间谐波的初始幅值除以谐波与间谐波的增益得到谐波与间谐波的最终幅值，完成配电网谐波与间谐波的测量作业，其中利用步骤(D)中提取的谐波与间谐波的初始幅值除以谐波与间谐波的增益得到谐波与间谐波的最终幅值具体步骤如下，
8.一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量系统，所述谐波与间谐波测量系统的测量过程基于权利要求1-7任一项所述的谐波与间谐波测量方法，其特征在于：包括第一函数关系建立模块、第一比值获得模块、第二函数关系建立模块、第二比值获得模块、频率输出模块和幅值输出模块，所述第一函数关系建立模块用于根据测量需求选取窗函数，并对窗函数进行频谱分析，再对主瓣内的幅频特性进行多项式拟合并建立频率和窗函数增益间的函数关系；
9.根据权利要求8所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量系统，其特征在于：所述窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系由第二函数关系建立模块构建。
10.根据权利要求9所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量系统，其特征在于：所述频率和窗函数增益间的函数关系由第一函数关系建立模块构建。
...【技术特征摘要】
1.一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(a)，根据测量需求选取窗函数，并对窗函数进行频谱分析，再对主瓣内的幅频特性进行多项式拟合并建立频率和窗函数增益间的函数关系，其中频率和窗函数增益间的函数关系如公式(1)所示，
3.根据权利要求2所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(b)，基于步骤(a)中得到的频率和窗函数增益间的函数关系，获得窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值；其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值如公式(2)所示，
4.根据权利要求3所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(c)，对步骤(b)中得到的窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值进行多项式拟合，并建立窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系，其中窗函数主瓣内正频段增益和负频段增益的比值与频率间的函数关系如公式(3)所示，
5.根据权利要求4所述的一种接入高占比电力电子设备的配电网谐波与间谐波测量方法，其特征在于：步骤(d)，利用窗函数对电压电流信号进行加窗处理，并对加窗后的信号进行频谱分析，再设置阈值提取谐波与间谐波的初始频率及幅值，并选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线，得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值，其中选取每个真实频率分量附近最大的两根谱线并得到最大谱线幅值与次大谱线幅值的比值具体步骤如下，
6.根据权利要求5所述的一种接入高...
【专利技术属性】
技术研发人员：许苏迪，袁宇波，史明明，方鑫，李娟，杨雄，姜云龙，汪家铭，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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