多功能宽频测量装置的设计与实现

针对电力电子化电网电气量的宽频特征,设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化,该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频（间）谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型,可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力,兼顾平稳和非平稳工况,实现0~2 500 Hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测,为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据。文中实现的多功能宽频测量装置已通过测试并试点应用。     

宽频带同步测量技术与应用

大规模可再生能源通过电力电子装备并网,显著改变了电网的信号形态、故障形态、稳定形态和控制形态。首先,为提升电力系统宽频运行状态监控能力,基于快速鲁棒局部回归平滑滤波和宽频分量自适应快速感知与辨识方法,开发了宽频带同步测量终端(synchronized wideband measurement unit, WMU),实现了0～10kHz频段谐波分量、间谐波分量、次/超同步分量的自适应捕获和高精度测量。其次,设计了以全球定位系统(global positioning system,GPS)/北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)双卫星授时为主时钟、以5G地面无线授时和恒温晶振内部授时为备用时钟的同步授时功能,实现了基于光纤有线通信和5G/4G无线通信方式的宽频测量数据高速传输功能,使WMU能够满足多场景通信需求。最后,开发了基于WMU测量数据的宽频扰动定位和弧光高阻故障定位等应用,通过现场实测数据分析了屋顶光伏、风电机组等分布式发电输出电流的宽频特征、宽频功率特征、并网点系统侧宽频阻抗特征等信息,进一步揭示了电力电子设备对电网宽频运...     

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。     

一种新的谐波、间谐波参数估计算法

加窗插值算法是谐波、间谐波分析的常用方法,能显著提高谐波检测精度.以单峰谱线插值算法为例,分析了常规插值算法的不足,并提出了相应的解决方法.首先,提出一种用多项式逼近求极值的谐波、间谐波频率估计算法,减小了求取频率校正系数的计算复杂度;其次,考虑邻近谐波、间谐波间频谱泄漏的影响,利用矩阵求逆的方法修正谐波谱线的幅值和相位;最后,对所提算法进行了仿真研究,结果表明,本文算法在频率波动和白噪声干扰下都能准确地估计谐波参数,有效地提高了谐波的检测精度     

基于Prony算法的谐波和间谐波频谱估计

电力系统中,准确有效的确定信号中的各次谐波分量及间谐波信号,对于改善电能质量有着重要意义.在分析间谐波特性基础上,提出了一种基于Prony算法的信号分解法.该方法将指数变换的时频特性与谐波信号特性描述相结合,可以提供各种分量的特征指标,如频率、幅值、相位等,并利用最小二乘法得到高精度的拟合.经过电弧炉模拟系统试验证明,Prony 算法在谐波和间谐波信号分析中,可提供有效、准确的分析结果.     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

基于宽频量测间谐波潮流计算的次/超同步振荡溯源方法

宽频量测技术的快速发展为部分新能源发电并网节点的次/超同步振荡监测提供了有效手段,但是由于测量单元布点限制,难以获得全网的振荡传播和分布。为此,提出了一种基于新能源发电并网点宽频量测间谐波潮流计算的次/超同步振荡溯源方法。给出了次同步振荡频率下间谐波潮流算法的网络模型和元件模型,总结了间谐波潮流计算的详细步骤,通过间谐波潮流计算可得到各个节点的间谐波电压电流分布,进而获得全网次/超同步振荡传播路径。当新能源发电系统次同步振荡传播引发邻近火电机组轴系扭振时,存在扭振机组间谐波等效阻抗突变的特性,从而造成间谐波潮流分布发生变化,根据预想振荡状态下间谐波潮流计算结果与实际宽频量测结果间的不同,可用于新能源发电次同步振荡引发邻近火电机组轴系扭振的溯源定位。最后,基于四机两区域系统和IEEE 10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性和准确性。     

一种基于DSP的电力谐波测量方法

介绍了一种在基于DSP进行FFT变换的电力谐波测量中 ,采用高速A/D采样 ,进行数据抽取的方法 ,可满足采样频率与信号频率同步 ,减少频谱泄漏的影响 ,能提高谐波的测量精度。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法北大核心

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

MathScript在谐波/间谐波检测系统中的应用

MathScript是LabVIEW8.20的新增功能节点,利用MathScript节点可以方便地实现MATLAB文本化语言编程与LabVIEW图形化语言编程的成功结合.为此,构建了一个谐波/间谐波检测系统,硬件平台主要包括NI USB-6251数据采集卡和KS833信号源,检测算法采用加矩形窗的傅里叶算法;指出利用MathScript节点,可以在LabVIEW中调用MATLAB脚本实现更精确的检测,提高编程效率,简化软件设计.结合实验结果,分析了该检测系统的性能.     

IEC标准框架下谐波和间谐波检测的最优化方法

首先根据Parseval能量积分公式,推导了离散信号经离散傅里叶变换（DFT）后时频域能量的表达公式,并且分析指出,将Hanning窗函数应用于国际电工委员会（IEC）标准框架下的集合概念,其前提条件是保证加窗前的时域能量与加窗（并DFT）后的频域能量相等,同时提出引入“能量损失修正系数”来达到该条件。而后,利用能量损失修正系数,得出了加Hanning窗时集合概念的表达公式,该公式与IEC标准框架下的集合概念完全兼容。接着,对IEC推荐的谐波和间谐波检测方法进行了扩展,扩展方法将谐波和间谐波的检测细化为4种测量环境和5个衡量指标。最后,详细分析了每种测量环境下影响测量精度的因素,并且多方位比较与该测量环境相对应的5个衡量指标的综合性能,从5个指标中选出性能最优的一个作为该测量环境下的最优衡量指标。在实际测量时,根据具体的测量环境,选择对应的最优衡量指标,可以得到最精确的测量结果。     

基于VMD-SWT联合算法的谐波/间谐波检测

针对现有电力系统谐波/间谐波检测方法中提取精度不高、对噪声敏感的问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)和同步挤压小波变换SWT(synchrosqueezing wavelet transform)的谐波/间谐波检测新方法.首先对含有谐波/间谐波的信号进行连...     

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...     

分治策略在确定主导谐波和间谐波中的应用

提出一种基于分治策略的确定主导谐波和主导间谐波的算法。该算法借鉴了快速排序的思想,在分析间谐波特性的基础上,对各个谐波或间谐波分量进行排序,得到线性序列,并利用元素选择的方法确定要分析的主导谐波或间谐波分量。实验结果表明,该算法能准确、有效地确定主导谐波和间谐波。     

用于谐波、间谐波在线监测的时频混合方法

为了检测靠近基波和谐波的间谐波,提出了一种时频混合方法来分析谐波和间谐波.首先在时域上通过并联的加强锁相环结构进行基波与谐波检测,该结构通过主锁相环测量幅值较大的基频分量,并将测得的基频输入到并行的子锁相环结构以完成对各谐波分量的分离;然后在频域上对分离所得的只含间谐波的信号使用插值快速傅里叶变换的方法进行分析,能在排除基波与谐波频谱泄漏影响的情况下得到靠近基波和谐波的间谐波的精确参数.在LabVIEW上实现了基于所提方法的谐波、间谐波在线监测平台,仿真和实验证明了所提方法的有效性.     

基于矩阵束算法的谐波和间谐波参数估计

电力系统中非线性负载的不断增加导致谐波污染问题日趋严重。基于矩阵束算法提出了一种谐波和间谐波参数估计的新方法。该方法将含噪声的谐波、间谐波信号构造为两个Hankel矩阵,通过奇异值分解和矩阵的低秩近似等方法抑制了噪声的干扰,同时减少了计算量;利用矩阵间的特定关系获得频率信息后,再通过最小二乘法得到幅值和相位。仿真结果表明,该方法具有精度好、运算率高、抗噪性强等特点。     

基于快速傅里叶变换的谐波和间谐波检测修正算法

详细分析了FFT算法的频谱泄露和栅栏现象,研究了非同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,在此基础上提出了修正算法。该算法通过对FFT算法做简单变换,减少了频谱泄露误差,利用频域插值算法对谐波和间谐波分开进行分析检测,抑制了谐波和间谐波之间的相互干扰。结果表明,与直接运用FFT算法相比,提出的电力系统谐波和间谐波检测方法具有检测精度高和响应速度快的特点。