电力系统谐波和间谐波检测方法综述

电力系统谐波和间谐波的实时精确检测的重要性日益突出.文中根据目前谐波和间谐波检测的特点,首先分析了离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)在检测过程中存在的频谱泄漏和栅栏效应,根据检测难点提出了谐波间谐波检测要解决的关键问题.对目前国内外三类检测方法:时域分析、频域分析、时频交替分析法进行了分类分析,总结DFT/FFT用于谐波、间谐波检测的主要方法,最后指出现有检测方法的主要问题所在,并提出今后几个值得研究的课题和方向.     

基于间谐波泄漏估算的谐波间谐波分离检测法

某次谐波附近存在间谐波时,信号会发生闪变.本文以IEC61000-4-7推荐的测量环境为前提,提出了一种频谱分离法用于检测谐波及引起闪变的主导间谐波.首先研究了同步采样下谐波、间谐波之间的频谱干扰特性;根据间谐波离散频谱泄漏的特点,利用谐波频点左右谱线,通过变量重组,估算其在谐波频点上的泄漏值;用泄漏值修正原始频谱得到...     

RELAX算法在间谐波检测中的应用

间谐波是频率非基波整数倍的谐波成分,传统谐波测量方法将会因为非同步采样而产生泄漏误差.为准确测量间谐波,文中提出基于松弛谱估计(RELAX)的检测方法.因为该方法针对复信号进行分析,在检测前需先对采样信号进行希尔伯特变换构成复序列,计算结束后的相位测量结果也要进行修正.由于RELAX算法的复杂度集中在快速傅里叶变换(F...     

基于时域准同步的介损角快速测量算法

非同步采样下,快速傅里叶变换方法(fast Fourier transform,FFT)算法不可避免地存在频谱泄漏和栅栏效应影响,且采集数据量多,计算量大。为了实现介损角的快速、高准确度测量,该文提出并建立一种基于时域准同步的介损角测量方法,利用准同步采样算法精确估计采样信号的基波频率,采用牛顿插值法对电压、电流采样信号进行插值重构,获得时域准同步采样序列,通过FFT频域分析和等效电路模型求解实现介质损耗角的精确计算。这种介损角测量算法不需要利用窗函数和谱线插值算法,能有效改善FFT的频谱泄漏和栅栏效应影响,采集数据量少,算法简单,便于嵌入式系统实现。仿真实验验证了算法的准确性。     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

一种用于谐波测量的全数字同步采样算法

提出了一种用于高精度谐波测量的全数字同步采样算法,其原理是根据电网的基波频率动态地调整过采样模数转换器（ADC）中抽取电路的抽取率,使得抽取后的系统采样频率可以跟随基波频率的变化而变化。与传统的模拟锁相环（PLL）和软件同步采样算法相比,该算法完全由数字电路实现,更加节省硬件面积,适合于数模混合系统的应用开发。文中给出了一个包含delta-sigma ADC、频率测量模块、抽取率控制单元和64点快速傅里叶变换（FFT）计算引擎的、用于实际混合系统芯片设计的Simulink仿真模型。对于采样频率是1.638 4 MHz、带宽是1.6 kHz（可计量31次谐波）的谐波测量系统,在电网频率波动±5%的条件下,同步采样后基波和谐波有效值误差分别小于0.001%和0.02%。     

基于三次样条插值时域采样重构的间谐波检测新算法

首先用加汉宁窗的插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法确定准确的基波频率,并且根据基波频率和时域原始采样序列,利用三次样条插值方法重构一个新的等间隔序列,重构序列是严格整基波周期截断的,而且在每基波周期内包含整数个重构点;然后用 FFT 算法对重构序列进行处理,计算出所有基波和谐波的参数;接着,将基波和谐波成分从重构序列中减掉,则剩余序列中只包含间谐波成分;最后,再次用加汉宁窗的插值 FFT 算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,每确定一个间谐波成分的参数就将该间谐波成分从剩余序列中减掉,如此循环,直至确定每一个间谐波成分的参数.该算法排除了基波和谐波对间谐波的影响,也避免了大幅值间谐波对小幅值间谐波的泄漏影响,因而对基波、谐波和间谐波参数的检测均有很高的精度,仿真和实验证明了该算法的正确性和有效性     

谐波测量的改进FFT插值算法研究

为满足对谐波分析的计算速度和计算精度均有较高要求的应用场合的需要,文中提出了一种改进的基于谱能量重心法的双峰插值算法。利用各谐波分量附近的两根离散谱线的值,该算法可简单快速地实现对信号频率、幅值和相位的准确插值校正计算。文中给出了该算法的任意阶余弦窗函数的系数和参数校正的计算公式。计算机仿真计算结果表明,这种算法的计算精度不逊于目前常用的多项式拟合插值算法,而在计算速度上则提高了10%以上,且适用于包括间谐波在内的所有谐波分量的校正计算。实验证明了该算法的实用性和有效性     

IEC框架下非同步采样时的谐波和间谐波测量方法

基频非同步采样时,离散傅里叶变换/快速傅里叶变换(DFT/FFT)频谱会发生泄漏现象,谐波、间谐波频谱相互干扰而影响测量结果,传统的加窗插值方法忽略了其他分量对关注分量的长程泄漏影响。文中首先在IEC框架下对加Hanning窗的信号进行频谱变换,使其他分量的侧瓣上相邻谱线相位差为180°,利用相邻谱线的矢量和消除长程泄漏对关注分量的影响,从而提出了谐波、间谐波分组测量和精确测量方法,实现了谐波、间谐波具体参数的测量。在此基础上提出了邻近谐波、间谐波分离方法,并进一步通过逐次剔除已知分量在关注谱线上的频谱泄漏值来提高测量精度,当非同步采样且不增加采样数据长度时,有效解决了谐波、间谐波相隔很近时无法准确分离测量的难题。仿真和工程数据均验证了所提方法在IEC框架要求下测量的实时性和有效性。     

基于时域多周期同步和频域代数运算的谐波检测法

提出了一种电网谐波数字测量新方法,时域多周期同步采样的频域代数运算法,给出该方法实现的具体硬件配置。该方法主要包括时域多周期硬件同步采样和频域叠加运算2个关键环节。多周期同步采样用100 MHz高频脉冲对电网频率进行实时测量跟踪,保证10个周波采样同步偏差小于0.03%;进而对采样信号的矩形窗频谱进行简单的代数运算,可达到加Hanning窗的精度。仿真实验表明,新方法可在每10个周波实现电网谐波的高精度测量,精度满足国标A级标准。     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。     

用于电力系统谐波分析的加窗插值FFT算法研究

分析了传统傅利叶算法的误差原因 ,提出了运用加窗减少泄漏误差、通过插值算法限制栅栏效应的方法。与以往加窗插值法不同的是 :利用卡当公式 (Cardan)推导出 3、4项窗的一般求解公式。用此法仿真计算电网信号的结果表明 :对于频率和幅值 ,各种窗具有很高的精度 ;4项窗所得相位误差较大。综合考虑频率、幅值和相位 3个因素 ,则用 3项窗精度最高 ,其旁瓣最小衰减达到 5 9 7dB ,满足电力系统谐波分析的需要。     

一种基于离散小波变换的谐波分析方法

在离散小波变换的基础上,结合加窗插值FFT,提出了一种组合式谐波分析算法。该算法先用加窗插值FFT计算基波频率,然后对加窗信号进行频率调制,将谐波分量变换成直流或近似直流分量。用离散小波变换分离出这些分量后用于计算谐波幅值和相位。计算机仿真和实验结果表明,该算法可在高噪声污染情况下,准确计算谐波参数,尤其谐波相位角。DSP评估板上的实现证明了该算法可用于实时谐波分析。     

电力系统谐波检测的FFT加窗插值算法与小波分析方法的比较

对电力系统谐波检测中常用的FFT加窗插值算法和小波分析算法进行了分析比较:FFT加窗插值算法具有检测精度高、实现简单、功能多且使用方便的优点,但计算量较大,因而实时性不够好;小波分析实时性好,能够获取较精确的基波信号,然而对于其他整数次谐波的幅值和相位则较难精确的获得,且难于构造分频严格、能量集中的小波,检测精度也有待改善.并通过仿真实验验证上述结论.     

改进的FFT算法及应用研究

为了适应现代电能质量检测的需要,在传统FFT算法的基础上,利用快速排序和简化旋转矩阵等方法,对其实现方法进行了改进。提出了改进的基8 FFT算法和改进的基12 FFT算法,简化了运算,提高了运算的实时性,实现了对长度为2的非整数次幂的数据处理。所提算法应用于新型电能质量检测仪中,取得了良好的效果。     

一种软件同步采样DFT的谐波检测方法

目前基于DFT算法的谐波检测方法应用相当广泛,然而以往的DFT算法都没能有效地解决好实时性与精确度的问题,实时性好则精确度较低,反之精确度高而实时性略差.本文通过对现有方法的研究,提出了一种高精度的软件同步采样法.仿真结果表明,该方法在保证得到较高的测量精度的同时,还能每两个信号周期更新一次数据,提高了实时性.     

全相位FFT算法在谐波测量中的应用

传统FFT算法的结果可以通过一些算法实现频谱校正,如FFT插值法、比值法等,但在对谐波参数测量时存在一定的误差,精度有限,影响谐波分析结果的准确性。本文在现有的离散频谱校正方法基础上,提出一种全相位FFT算法。该算法实现自动搜索各个谐波峰值,能够有效提高对电网谐波频率、相位和幅值的测量精度。通过matlab仿真工具,将全相位FFT算法与比值法测量结果进行比较,结果表明该算法简单实用,精度高,特别是对间谐波的检测,能有效防止频谱泄露,抗干扰能力强。     

应用改进FFT算法实现风电场谐波的检测

为了监测风力发电站产生的电力谐波,分析一种基于加窗插值快速傅里叶变换(FFT)理论的谐波检测方法,本文采用TMS320F2812 DSP同16位AD转换芯片ADS8364相结合来实现上述算法,利用TMS320F2812的高速性和ADS8364的高精度及采样频率可变性;在人机交互方面,单独采用一片AVR单片机ATMEGA16L控制键盘和液晶显示,DSP与AVR单片机之间通过SPI总线进行通信;设计了大容量的FLASH存储器用来存储历史数据;在数据通信方面,设计了以太网通信接口,RS232以及RS485串行通信接口,方便数据传输。实验结果证明了本方法的可行性与精确性,具有很好的实用价值。     

基于汉宁窗的配电网同步相量测量装置算法及应用

配电网量测环境复杂、恶劣,输电网的传统同步相量算法难以满足要求。分析了常用窗函数下傅立叶算法的谐波抑制能力,利用3个等间隔的加汉宁窗离散傅立叶变换（FFT）推导出定间隔采样下同步相量测量算法,在理论上消除了非额定频率下的频率泄露影响,能满足高精度的相位测量要求,具有很好的谐波/间谐波抑制能力。针对多个信号同时存在时频谱泄露影响计算精度问题,分析比较了加汉宁窗FFT插值算法相对其他窗函数的优势。理论分析和实际测试表明,采用上述方案后,提升了相量、谐波/间谐波等量值的测量精度。