基于重采样的三相谐波检测瞬时无功功率法

提出了基于重采样的谐波检测方法，克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。当信号的最高频率为ω时，第1次采样频率为ωf≥4ω。需要补偿N′次以下的谐波电流时，重采样频率应不小于(N′ 1 n)ω0(ω0为基波频率)。当一个周期内的采样点数为Nl时，重采样频率为ωmin＝(Nl／4)ω0。在重采样的基础上，继承了瞬时无功功率理论谐波检测方法的思想——将基波电流转变成直流分量，据此设计了一个数字谐波检测系统。仿真实验表明，该系统既具有数字系统的准确性和稳定性，又克服了数字滤波器计算量大和实时性差的问题，其动态跟随性有所改善。     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素.为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法.该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果.为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法.所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置.仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有效地提高基波和谐波的测量精度.     

电力系统分数次谐波的产生机理、危害与特征

为了了解、研究分数次谐波对电力系统安全稳定运行产生的危害及其机理,以变频调速装置和快速变化的波动负荷2种典型的非线性负荷分数次谐波源为例,分析了分数次谐波的产生机理及分数次谐波的危害。同时,应用MATLAB进行了数字仿真,通过对含有不同分数次谐波的波形分析,给出了分数次谐波具有周期大于工频周期,且为工频周期整数倍的典型特征。该典型特征可作为检测是否存在分数次谐波的依据。     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素。为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法。该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果。为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法。所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置。仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有     

超高次谐波的合并等间隔采样方法

随着电力系统的电力电子化程度不断加深,电力系统电压、电流信号中的超高次谐波成分持续增加。超高次谐波测量频域宽、幅值小且波动性大,传统谐波实时监测设备难以满足需求。文中对现有的典型超高次谐波检测采样方法(全采样、等间隔采样、首末两周期采样)进行了理论推导,比较其在幅值波动情况下的误差大小。在此基础上,提出了一种合并等间隔采样方法,结合波形特点对采样后的数据进行重组,在保证精度的同时有效降低了数据存储量。最后,通过案例对上述采样方法进行了验证。     

基于FFT和神经网络的非整数次谐波检测方法

运用人工神经网络模型进行整数次谐波检测可达到较高的检测精度，但这种线性神经元模型不适合非整数次谐波的检测。为精确检测非整数次谐波，文中提出了一种改进进的线性人工神经元模型，并将加汉宁窗的FFT算法和改进的线性人工神经元模型结合起来，提出了一种用于非整数次谐波检测的新方法。该方法首先对采样信号用加汉宁窗的FFT算法进行预处理，得到了谐波个数和精度不高的谐波次数：其次根据谐波个数设定神经元的个数，根据预处理后得到的谐波次数设定神经网络谐波次数迭代的初始值；最后对改进后的人工神经网络进行训练，便可实现非整数次谐波的精确检测。仿真实例表明，该方法能将频率相近的非整数次谐波分离，可有效地提高谐波参数的检测精度，为谐波治理提供良好的依据。     

一种改进的单相电路谐波与无功电流检测方法

针对低通滤波器对谐波检测延时影响较大的问题,提出了一种改进的单相电路谐波与无功电流检测方法,用1个基波周期内的数字积分代替低通滤波器,每个采样点处只需进行数次简单运算即可准确检测出谐波与无功电流,检测延时固定为1个基波周期。针对电力系统谐波大多数为奇次谐波的特点,对算法进一步改进,将积分时间减少一半,运算量不变而检测延时变为半个基波周期。该方法计算量小、延时短、易于实现。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于加窗插值FFT的电力谐波测量理论──（Ⅰ）窗函数研究

本文首先分析了传统频谱分析方法（ＤＦＴ）引入的地漏误差，提出了用一类组合余弦窗对采样数据加权，进而减小谐波相互干扰误差的方法，并严格导出了窗的频谱特性和信号加窗后的频谱公式。对多种窗的零点特性和旁瓣特性的综合分析表明，Ｈａｎｎｉｎｇ窗、Ｂｌａｃｋｍａｎ窗和四项Ｂｌ－ａｃｋｍａｎ－Ｈａｒｒｉｓ窗能较好地抑制整数次和非整数次的谐波泄漏，测量时间大于４个信号周期时．四项Ｂｌａｃｋｍａｎ－Ｈａｒｒｉｓ窗最优。     

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。     

基于改进谐波分析法的介损数字测量

分析了用传统谐波分析法测量介损的原理以及该算法由于非同步采样造成的误差,提出了一种改进的谐波分析法。在等时间间隔采样条件下,先计算出实际的工频周期,再修正每个工频周期的实际采样点数,使之满足同步采样条件。将该改进算法在数字信号处理器中进行验证,结果表明,该算法精度比传统方法有显著提高,且适合在嵌入式处理器中实现。     

考虑高次谐波影响的智能配电合并单元改进采样数据同步方法

通过合并单元进行不同电子式互感器间的采样数据同步过程中,当信号内存在谐波尤其是高次谐波时,现有方法难以准确地还原采样间隔处的数据,导致同步误差较大。针对这一问题,提出了一种改进采样数据同步方法。基于三样条插值理论,研究了采样数据的整体特征,用连续的分段三次函数描述采样点间的波形,提高了重采样精度。再根据插值算法原理与采样特征,通过归一化处理、矩阵变换、收敛性分析等方法,减小了计算量。最后通过仿真验证,该方法能够保证不高于21次谐波的重采样数据不失真,且计算时间仅为同等精度插值算法的10%左右。改进算法提高了采样数据同步精度,同时又解决了高精度插值运算量大的局限性,具有工程应用价值。     

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。     

一种新的变流器系统谐波计算方法

本文利用变流器逻辑开关模型,提出了用于变流器系统谐波计算的开关点采样法,此法仅需十二个开关变量动作点的有关数据及计算两个电流谐波即可完成其它变量的谐波计算,具有所需内存少、计算速度快、计算精度高的特点,为系统谐波研究提供了一种新的有实用价值的计算方法。根据采样点多少和采样长度,开关点采样法分为十二点采样法和周期采样法,分别用于系统准稳态谐波计算和一般谐波计算。     

基于插值理论的准同步算法在谐波检测中的应用研究

当今对谐波的检测已有多种方法,不同的方法各有自己的优缺点.本文在分析比较主要检测方法优缺点之后,根据加窗插值的快速傅立叶算法的误差特点,估测出电网中的基频,然后用此基频的整数倍采样频率对含有谐波的电网信号进行准同步采样,再利用快速傅立叶变换估测各谐波参数的方法.仿真结果表明该方法的测量精度明显优于加窗插值的快速傅立叶算法.准同步采样可以减少采样周期,进一步提高算法的实时性.     

一种检测单相电路无功与谐波电流的跟踪算法

有源滤波器是改善电能质量的一种有效手段,它要求快速准确地检测出负载电流中的谐波和无功分量.针对单相系统瞬时谐波与无功检测方法算法复杂的问题,根据有功和无功功率定义,提出一种检测单相瞬时无功与谐波电流的快速跟踪算法.该方法通过在一个计算周期内,用低通滤波器和锁相环电路得到与电源电压基波同相频的标准正弦波与负载电流乘积后,采样存入采样数据存储队列,然后比较队列中基波周期前后一段数据来快速跟踪有功电流,从而得到实际补偿的谐波和无功电流.仿真表明该方法正确可行,在一个周期内可以实现对补偿电流的准确提取,而且对电流变化跟踪效果好,防干扰能力强.算法简单快速,只需两个乘法器,易于实现.     

新型基波和谐波电能同时计量电能表

随着工业的发展，电网中的谐波越来越严重，本文研制了一种能同时测量基波电能和谐波电能的新型电能表，根据谐波电能值能够确定用户是否是谐波源和谐波水平，介绍了电能表的结构和测量原理，推导了快速准同步采样方法的计算公式，最后给出了国家计量科学研究院的测试结果。     

基于改进加窗插值FFT的高精度谐波与间谐波检测算法

大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数次和非整数次谐波（称为间谐波）,传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）算法基于同步采样的方式,不适用于非整数次谐波的检测分析。频谱泄漏现象是由于有限长信号的傅里叶变换与理想傅里叶变换的不同而产生的。为了消除频谱泄漏,提出了基于余弦窗的插值FFT算法,给出了K项余弦窗插值的参数估计通式,并对矩形窗和汉宁窗的插值算法通过实例进行了验证。结果表明,基于汉宁窗的插值算法在基波频率偏离额定值或者大量间谐波存在的情况下,都能在非同步采样下准确地检测出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。同时该算法也和其他非同步采样方法进行对比,结果表明,该算法较文献中方法具有精度高、计算复杂度降低的优点。     

计及噪声的动态谐波准同步采样分析方法

电网中非线性负荷投切等使谐波具有明显的动态特性,为此,提出一种基于准同步采样算法的动态谐波分析方法,从理论层面分析噪声对谐波频率测量的影响,建立谐波频率测量方差理论式。准同步采样算法通过复化梯形积分和迭代法计算信号局部频谱,通过适当增加采样周期和迭代次数减小同步偏差对测量准确度的影响。仿真和实验结果表明所提算法能准确测量谐波参数。     

并网换流器采样和PWM边带次生谐波特性研究

在高比例新能源接入电力系统背景下，配电网中部署的并网换流器数量日益庞大，并网换流器自身非线性特性产生的次生谐波逐渐成为电网谐波污染的重要的来源之一。为此，针对并网换流器A/D采样和脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)过程产生的边带次生谐波分量开展研究，分析采样和PWM调制边带次生谐波产生机理以及频率耦合机理，提出不同采样方式下PWM边带谐波分析方法，建立并网换流器采样和PWM边带次生谐波定量分析模型，分析影响边带次生谐波含量的主要因素，揭示边带次生谐波耦合效应对并网换流器端口谐波阻抗特性的影响规律。通过半实物仿真平台的测试结果验证理论分析的正确性。     

整数次谐波、间谐波综合检测原理和装置

在广义dk-qk坐标变换理论的基础上,采用伸缩时间轴的技术,结合FIR(有限冲击响应)数字滤波,提出了整数次谐波和间谐波(分数次谐波)综合检测原理.基于该原理和DSP技术,发展了相应的检测技术,研制了一台动态实时谐波综合检测装置.现场应用表明,该装置可以实时、准确地检测出整数次谐波和间谐波,克服了以往谐波检测装置只能检测整数次谐波或间谐波的缺点,使实时谐波检测装置有一个新的发展.