计及负频率影响的新能源发电低频间谐波检测方法

近年来,随着新能源发电的快速发展,越来越多的电力电子设备应用于发电单元,导致电网中出现了频率为次同步的间谐波。在对这类低频间谐波进行参数估计时,由于受负频率影响,现有的离散频谱校正方法存在较大的误差。为提高其频谱分析精度,文章在IEC 61000-4-7推荐的测量环境下,提出了一种计及负频率影响的离散频谱校正方法。根据信号FFT后的频谱特性,建立包含负频率在内的离散频谱校正模型;依据离散频谱的周期性,利用局部谱峰附近的4条谱线构建谱线方程组来求解低频间谐波的频率校正分量;根据估计出的频率,利用间谐波峰值谱线的频谱值及其共轭值来修正其幅值和相位参数。仿真结果表明,所提方法可以有效降低负频率成分对信号频谱谱线干涉的影响,提高低频间谐波的频率、幅值和相位校正精度,同时具有较好的抗噪性能。     

基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法

自回归(Autoregressive,AR)谱估计方法频率分辨率高,但不易对间谐波幅值和相位实现精确计算;基于DFT的频谱分析方法能在辨识出各分量频率的基础上计算得到高精度的间谐波参数,但频率分辨率低。为此提出了一种结合这2种方法优势的算法来检测间谐波。首先采用基于最优窗加权修正的Burg算法估计出信号所含分量的大致频率,然后结合软件同步采样后的FFT频谱来分析计算各分量参数。同步采样时基波和谐波无泄漏,可以根据同步采样FFT谱线中只与间谐波有关的谱线来计算间谐波,此时间谐波谱线之间的相互干扰可通过利用间谐波谱线求解与间谐波参数有关的方程组来克服。最后对间谐波所靠近的基波和谐波谱线进行修正,就能保证谐波和间谐波参数精度都较高。实验证明,这种基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法能在分辨率和精度上得到兼顾。     

邻近基波/谐波的间谐波检测算法

新能源大规模并网所引发的低频振荡,其频率分量通常可表现为一个低频信号对基波/谐波信号的调制,也即电力信号中会出现关于基波/谐波对称的邻近间谐波对。在使用离散傅里叶变换(DFT)对这类间谐波进行检测时,频域间的主瓣干扰会影响间谐波参数的准确估计。该文以单峰谱线插值算法为例,分析了传统插值算法在谐波和间谐波发生主瓣干扰时检测失效的原因,并提出了一种多分量频谱叠加算法对邻近基波/谐波的单个间谐波及间谐波对进行分析。首先根据信号DFT后紧邻基波/谐波的间谐波谱线的幅值特性,判别邻近基波/谐波的间谐波分量数;然后将间谐波的频谱按其频率分量数进行矢量叠加,并用紧邻基波/谐波的间谐波谱线构建谱线方程组得到其频率估计值;根据估计出的频率利用窗谱函数构建的关联矩阵求解其幅值和相位。仿真和工程实测分析表明,该方法能有效抑制由主瓣干扰引起的检测误差,在不增加采样数据长度的条件下准确检测出邻近基波或谐波的间谐波。     

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。     

一种计及频率偏移的谐波与邻近间谐波估计方法

新能源大规模并网会诱导电力信号中出现关于基波/谐波对称的邻近间谐波对或单个邻近间谐波。对信号中各频率成分进行参数估计时,往往需要获知邻近间谐波的类型以构建准确的计算模型。而当电网频率偏离额定值时,频谱泄露干扰将使该要求难以实现。为此,本文提出一种在频率偏移时依然有效的邻近间谐波类型判据及基于此判据的谐波与邻近间谐波参数估计方法。首先,通过分析频率偏移与泄露谱线的映射关系,抑制基波与谐波的频谱泄露以提取邻近间谐波谱线;然后,通过对比不同类型邻近间谐波的频谱差异,提出利用谱线比值作为邻近间谐波类型判据;最后,基于邻近间谐波类型信息,构建邻近间谐波谱线方程以精准估计谐波及邻近间谐波参数。本文所提方法在频率偏移时仍能准确判断邻近间谐波的类型,并能实现更精准的参数估计,仿真验证了本文方法的准确性。     

基于快速独立分量分析的谐波/间谐波频谱分离算法

在非同步采样条件下,若电网采样信号中谐波和间谐波相邻,会出现严重的频谱干涉问题,且无法识别出信号中实际频率成分。针对以上问题,提出了一种基于快速独立分量分析(Fast ICA)的频谱分离算法测量谐波和间谐波参数。首先构建了多频率成分模型,将频谱中的谱线表示为多个频率成分分量的叠加,然后利用Fast ICA算法和最小二乘法得到频率成分参数,最终实现了对相邻多频率成分的测量。仿真结果表明,该算法可以在需求谱线数较少的情况下准确识别频率成分并保持较好的测量精度,且具有一定的抗噪能力。     

一种新的电力系统谐波间谐波两步检测法

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法。IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析。对于各次谐波,利用邻近谱线抵消手段抑制了间谐波对其频谱的干扰;间谐波的时域对应TDA后的差分信号,考虑到各间谐波频谱之间的干扰及栅栏效应,通过加窗双谱线插值提高间谐波检测精度;当某一间谐波频率与谐波频率较为接近时,提出加窗TDA法抑制拟谐波偏差信号主瓣对间谐波的影响。通过仿真分析表明,在同步采样条件下,此方法对于谐波和间谐波有着较高的检测精度。     

一种新的电力系统谐波间谐波两步检测法

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法.IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析.对于各次谐波,利用邻近谱线抵消手段抑制了间谐波对其频谱的干扰;间谐波的时域对应TDA后的差分信号,考虑到各间谐波频谱之间的干扰及栅栏效应,通过加窗双谱线插值提高间谐波检测精度;当某一间谐波频率与谐波频率较为接近时,提出加窗TDA法抑制拟谐波偏差信号主瓣对间谐波的影响.通过仿真分析表明,在同步采样条件下,此方法对于谐波和间谐波有着较高的检测精度.     

基于改进频谱叠加算法的多间谐波检测方法

为提高多组非对称间谐波的检测精度,对多分量频谱叠加算法加以改进,基于一元高次方程韦达定理,提出了对基波及谐波附近多个非对称间谐波的统一计算公式。首先将多个间谐波DFT后在基波及谐波附近的频谱泄露值进行矢量叠加,得出间谐波相关方程组;然后根据统一计算公式求解该复杂方程组,得出间谐波估计频率;最后结合估计频率和初始假设信号,能够得到各个频率对应的幅值及相位。实验算例表明,该间谐波检测方法能准确识别基波及谐波附近的多个非对称间谐波,能够有效解决传统检测识别间谐波时对间谐波存在个数及类型的限制。     

基于频域滤波的间谐波在线检测算法

在线实时检测谐波、间谐波的幅值和相位等参数是改善电网电能质量的基础,而在线检测技术的关键是计算速度和精度.针对基波和谐波对间谐波频谱泄漏的影响,提出一种基于频域滤波的间谐波在线检测算法.该算法将信号分为基波、谐波与间谐波,先采用双峰谱线修正算法计算出谐波及基波参数,并在频域将谐波以及基波信号滤除,消除其对间谐波的频谱干扰后,再进行间谐波检测.该算法在保证测量精度的基础上,只需计算1次FFF（fast Fourie transform）,显著降低了算法所需的计算量,易于在电能质量实时在线监测装置中应用.在Matlab中比较了不同采样周期下的普通双峰谱线修正算法、基于时域和频域滤波的改进算法,验证了所提出算法的精度和计算速度.     

间谐波发生及检测分析一体化平台的研制与应用

研制了一套间谐波发生及检测分析一体化平台。该平台由2部分组成:一是AC-DC-AC变流装置,一是间谐波检测装置。详细介绍了变流装置的主电路结构和控制器软、硬件设计以及间谐波检测装置的研制过程。在一体化平台上进行了大量的实验,一方面验证了所建立的间谐波分析模型的正确性;另一方面,在实验中发现,由于实际电力电子装置存在死区效应,变流装置运行过程中会产生非主频间谐波,已有间谐波分析模型要应用于电力系统,必须在考虑死区效应等非理想因素的情况下进行修正。     

3种典型间谐波源的间谐波测量及结果分析

论述了间谐波检测装置的研制,介绍了间谐波检测算法(迭代DFT算法)的优点、硬∕软件设计流程、装置的校验方法及实验结果;提出了"间谐波记录"这一概念,有利于衡量电力系统中间谐波的含量。对3种典型间谐波源进行了间谐波的实际测量工作;分析了间谐波的测量结果,指出由于3个测量点所带的间谐波源负荷不同,所监测到的间谐波成分也各有特点。根据测量结果,指出了IEC61000系列标准在应用中存在的缺陷;并且建议,中国的间谐波标准应该按4个频率段的划分来取不同的间谐波限值。     

基于小波变换和小波包变换的间谐波检测

通过研究小波变换中基函数选取和小波分解过程两个关键问题,针对小波变换在间谐波检测方面的应用,对比分析不同基函数的检测性能,重点分析小波变换与小波包变换对于稳态和暂态谐波的相位、幅值特性检测精度。仿真结果表明,小波包变换具有良好时频局部化特性能聚焦信号细节,选取dmey小波基函数的小波包分解方法可实现对电力系统中稳态或时变间谐波信号更精确的检测和分析,对于小波变换电力谐波检测中的实际应用具有指导意义。     

电力系统中间谐波的来源及危害

间谐波是电力系统中一种特殊的谐波。分析了离散傅立叶变换所产生的真假间谐波,同时对间谐波的来源及危害进行了详细的分析。     

基于频谱分析的间谐波闪变效应计算

在分析IEC闪变仪测量原理的基础上,提出一种基于频谱分析的电压闪变计算方法,先利用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析,得到各频率分量的参数,然后利用这些参数计算电压闪变。新算法不仅能计算调制波和间谐波引起的总瞬时闪变视感度,还能计算出每个间谐波或间谐波对引起的瞬时闪变视感度占总瞬时闪变视感度的比例,即对闪变的贡献。它表明调制波是间谐波的特例,并且,当输入电压中含有间谐波对时,间谐波对引起的瞬时闪变视感度中的共同作用部分与基波和间谐波的初相角有关,而在以往的研究中一般未考虑相角的影响,或将相角默认为0°。仿真算例将频谱法和IEC算法进行了对比分析,验证了频谱法的有效性和准确性。     

电网间谐波分析的包络分解法

从间谐波产生的机理出发,提出一种分析电网间谐波的新方法——包络分解法。该方法的主要依据是：含间谐波的工频信号一定是非平稳工频信号,间谐波信息一定包含在工频信号的包络之中。该方法的关键步骤是：从工频信号中提取包络,对包络进行分解,按特定公式求出各次间谐波的频率、幅值。包络分解法排除了整次谐波频谱泄漏产生的虚假间谐波,基于Matlab的仿真表明,用于实际电网时它提供的间谐波信息更为真实、精确。     

基于复合判据的谐波／间谐波源识别方法

提出一种基于多种判据进行组合判别的谐波/间谐波源识别方法。在对有功功率符号进行分析的同时将无功功率与有功功率之比作为参考,判断功率角测量的可信性。在此基础上,根据负荷阻抗通常远大于系统阻抗的事实,追加绝对阻抗对不可信的数据进行补充判断,并利用有功功率大小关系判断是否有背景谐波/间谐波源共同存在的复杂情况。提出一种时域测量法提取谐波和间谐波参数,保证可获取更多的数据样本。对于间谐波源,利用间谐波成对存在的特点增加了补充判据。仿真实例证明,将各种方法结合在一起进行复合判断,能增强谐波/间谐波源识别的稳健性。     

间谐波电压作用下荧光灯的闪变研究

对间谐波的相关知识以及闪变评价的研究现状进行了归纳。电压闪变主要引起的是照明设备尤其是荧光灯的光闪变。荧光灯在照明系统中有着广泛的应用,指出了荧光灯闪变研究的必要性以及对其研究的可行性。在此基础上,对荧光灯闪变的研究前景进行了展望。