一种FFT法和MUSIC法结合的间谐波频率估计

在电力系统中,间谐波检测是抑制间谐波的重要环节,准确有效地确定信号中的间谐波分量,对于改善电能质量有重要意义.FFT能够实现整数次谐波检测,对于非整数次谐波的检测存在着频率泄漏和栅栏效应,而MUSIC法需要在整个频域内进行谱峰搜索,影响其实用性.将FFT和MUSIC算法相结合,利用FFT缩小搜索域,再利用MUSIC进行频率细化,即克服了FFT的频率泄漏和栅栏现象,同时缩短谱峰搜索时间,可以更有效地估计出间谐波的频率,仿真试验说明了此方法的有效性及频率估计的精确度.     

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.     

消除负频率影响的低频间谐波快速检测方法

对电网采样信号进行离散频谱分析时存在负频率分量,负频率对低频间谐波分量具有干扰作用;当间谐波频率邻近基波、谐波或直流分量时,其频谱会泄漏到附近的基波、谐波或直流谱线上,此时会产生主瓣干涉而无法准确检测间谐波。建立了包含负频率在内的间谐波数学模型,通过组建和求解不同位置的谱线方程组,消除了负频率的影响,得到低频间谐波参数的显式求解公式,实现了在IEC标准同步采样要求下对低频间谐波的快速检测。特别是当间谐波与附近的基波、谐波或直流分量间隔小于1个频率分辨率时,该方法仍能在有限的采样数据长度下快速精确地检测出间谐波。仿真结果表明,该方法不受直流偏移和谐波分量的影响,同时具有较好的检测速度和抗噪性能。     

一种FFT法和MUSIC法结合的间谐波频率估计

在电力系统中,间谐波检测是抑制间谐波的重要环节,准确有效地确定信号中的间谐波分量,对于改善电能质量有重要意义。FFT能够实现整数次谐波检测,对于非整数次谐波的检测存在着频率泄漏和栅栏效应,而MUSIC法需要在整个频域内进行谱峰搜索,影响其实用性。将FFT和MUSIC算法相结合,利用FFT缩小搜索域,再利用MUSIC进行频率细化,即克服了FFT的频率泄漏和栅栏现象,同时缩短谱峰搜索时间,可以更有效地估计出间谐波的频率,仿真试验说明了此方法的有效性及频率估计的精确度。     

一种考虑频率偏差的谐波电流检测方法

针对目前的无锁相环谐波检测方法在电网电压畸变和频率偏移时对谐波检测精度变差的问题,提出了一种基于瞬时无功功率理论的改进谐波检测方法。该方法能在电网含有负序分量、谐波且频率偏移时由电压基波矢量快速、准确地测定电压的频率和相位,为电网不平衡状态下谐波的检测和治理提供可靠的信息。理论推导和仿真结果表明,所提出的改进方法能有效改善电网频率偏移和电压畸变时谐波电流的检测精度。     

一种由间谐波估计电压闪变参数的简便方法

提出一种基于离散插值傅里叶变换估计电压闪变的新方法,在检测间谐波的同时估计出闪变参数.该方法以IEC61000-4-7推荐的测量环境为前提,用一种非同步采样下的奇数频点插值修正方法检测畸变信号中各分量的频率、幅值和相位,能够在插值的同时抑制旁瓣泄漏;由电压闪变公式通过三角函数变换得到调幅波-间谐波对的双边带特性;考虑电...     

一种由间谐波估计电压闪变参数的简便方法

提出一种基于离散插值傅里叶变换估计电压闪变的新方法,在检测间谐波的同时估计出闪变参数.该方法以IEC61000-4-7推荐的测量环境为前提,用一种非同步采样下的奇数频点插值修正方法检测畸变信号中各分量的频率、幅值和相位,能够在插值的同时抑制旁瓣泄漏;由电压闪变公式通过三角函数变换得到调幅波-间谐波对的双边带特性;考虑电压闪变最大觉察频率范围,确定间谐波对频率阈值;基于电力畸变分量共生机理,区分调幅波-间谐波对和一般间谐波分量,通过正弦载波的幅度调制求得电压闪变信号的参数.仿真算例与平方法和Prony法比较,证明了该方法的准确性和有效性.仿真结果表明用该方法完成间谐波与闪变参数及其评价指标的估计是可行的;奇数频点插值修正方法能够有效地分离信号中的谐波和间谐波成分、抑制它们之间的频谱干扰.     

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ESPRIT的谐波和间谐波参数估计方法

为了准确地获得信号中谐波、间谐波成分的频率和幅值等参数,提出了一种新的检测算法,即ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)。此算法是一种基于子空间技术的高分辨率检测方法,它把信号分解为信号子空间和噪声子空间,能够精确地估计出被噪声污染的正弦信号的频率,幅值等信息,克服了传统FFT算法分辨率的限制。仿真结果表明此算法能够在较短的信号长度内准确检测出信号各个谐波和间谐波成分,证明了此算法的正确性。     

基于阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法的系统侧谐波阻抗估计方法

针对已有的系统侧谐波阻抗估计方法对背景谐波波动敏感的问题,提出了一种新的系统侧谐波阻抗估计方法。根据阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法寻优得到最优系统侧谐波阻抗初值,以得到与真实值相近的背景谐波电压估计值。对背景谐波电压估计值进行K-means聚类分析,并依据聚类结果将谐波样本数据分成多簇,使得每簇数据对应的背景谐波波动减少。考虑到谐波数据均为复数相量,采用复最小二乘法分别求取各簇数据的系统侧谐波阻抗估计值,并将其均值作为最终估计值。与已有的方法相比,所提方法更能适应背景谐波波动的变化,且在用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗的场景下具有更好的估计精度。多个算例分析结果验证了所提方法的有效性和适用性。     

基于AR谱估计和插值FFT的间谐波检测方法

现有插值FFT算法是由已知仿真信号频率成分附近的谱线来修正FFT的结果,而实际信号的间谐波和谐波分布往往无法事先确定,这将给插值修正带来不便。提出AR模型谱估计与双峰谱线修正算法相结合的间谐波检测方法。根据信号的AR谱分布进行插值修正,同时提出由谱估计确定B lackm an-Harris窗插值修正所需最小数据长度的方法,并采用多项式逼近的方法导出B lackm an-Harris窗插值算法的简单修正公式,在减少FFT计算量的同时保证了结果的高精度。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于APFFT和快速TLS-ESPRIT的间谐波检测方法

针对近几年广泛应用的全相位时移相位差校正法在间谐波分析中出现的多个检测问题,提出一种基于APFFT和快速TLS-ESPRIT的间谐波检测方法。首先,通过快速TLS- ESPRIT算法准确地辨识出信号中间谐波的频率;然后,对信号进行APFFT谱分析,根据其相位不变性,直接取峰值谱线的相位值作为初相位的估计;最后,计算出峰值谱线频偏量,按照全相位幅值校正公式,获取信号的幅值估计。仿真实验表明,该检测算法能够在较低信噪比环境下有效地检测间谐波,且具有较高的检测精度。     

综合工频与特征频率零序导纳角差的选线方法

针对配网线路中大量电缆线路的使用导致故障线路与健全线路零序电流差异小的问题,提出一种基于线路自身工频与特征频率上的零序导纳相角差的故障选线新方法。在分析线路特征频率的基础上,利用S变换提取直流与特征频段内整倍工频频率点幅值信息,通过比较两部分幅值大小判断故障合闸角范围。基于特征频段内频率点幅值最大原则确定故障系统零序电流的特征频率,并进一步分析线路工频与特征频率下零序导纳向量特性。最后提出利用故障线路、健全线路的工频与特征频率零序导纳角差相差180°构建判据。基于Matlab的仿真验证本选线方法具有良好的选线效果。     

A frequency response estimation method based on smoothing and thresholding

A standard approach for estimating the frequency function of a linear dynamical system is to use spectral estimation. Traditionally, this is done by smoothing the noisy frequency data using linear filters. The method has proved to be successful in most cases and is widely used. However, if the frequency response has fine details appearing only locally in frequency, the loss of resolution caused by smoothing might result in unacceptable errors. In this paper, a different method for frequency response estimation is suggested. The method utilizes recently proposed wavelet-based denoising schemes combined with traditional smoothing techniques. The wavelet transform is applied in the frequency domain in order to provide a suitable frequency window. Tested through simulations, this approach provides an alternative when traditional methods fail. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

计及锅炉动态的直流受端系统中长期频率响应计算方法

直流故障后系统动态过程持续时间较长,计算中长期频率响应需要计及锅炉的动态。首先推导了直流受端系统的低阶频率响应模型,简要介绍了火力发电厂锅炉及机炉协调控制系统的工作原理。其次,提出采用非机理建模方法建立描述发电机机械功率-频率特性的传递函数模型。进行负荷扰动试验,量测并记录系统频率及发电机机械功率偏差量。在此基础上,应用功率谱及最小二乘法辨识模型参数,对负荷扰动试验时的扰动信号、样本选取等进行了讨论。最后,将该方法应用于含直流落点的IEEE3机9节点系统,计算了直流闭锁后受端系统的中长期频率响应,验证了基于辨识模型计算方法的有效性。     

计及并离网频率约束的微电网容量优化配置方法

在新能源渗透率不断提升的背景下,微电网出现低惯量、弱阻尼的现象。现有研究主要通过改进控制策略、优化调度来提升微电网调频能力,但前提是微电网本身具有足够的调频容量。针对此问题,在微电网规划阶段加入并网和离网模式频率约束,建立混合整数线性容量优化模型。首先,对微电网内多种调频资源进行建模,构建综合频率响应模型并推导频率约束。其次,采用改进的自适应线性化方法将频率约束线性化并嵌入到模型中。最后,使用Gurobi求解器在多个微电网算例中进行验证分析,结果表明所提出的微电网容量优化配置模型能够在保证系统并网和离网频率稳定的同时达到最低的投建与运行成本。     

考虑背景波动与量测数据相位缺失的系统侧谐波阻抗估计方法

现有系统侧谐波阻抗估计方法通常基于公共连接点处谐波电压、电流的相量数据进行求解,在谐波电压、电流两者各自的相位信息发生缺失时难以估算。针对这一问题,提出一种基于相关性校验与Tukey稳健回归相结合的系统侧谐波阻抗求解方法,该方法仅需谐波电压、电流幅值及两者相位差数据。分析谐波数据的相关性,根据皮尔逊系数剔除波动数据段以保证系统侧谐波阻抗的求解免受背景波动的影响。基于Tukey稳健回归法在弱化谐波数据相位缺失所导致的潜在异常波动点的同时回归求解系统侧谐波阻抗值,所提方法可以有效弱化背景谐波电压波动与数据相位缺失的影响,进一步提高了估计精度。通过仿真分析和实际数据计算验证,证明了所提方法的有效性和正确性,为相位缺失场景的谐波阻抗求解问题提供了一条新途径。     

考虑频率响应分散性及系统分区的含风电系统等效惯量估计

随着电力系统中新能源机组渗透率的快速提高,系统惯量水平下降将威胁系统频率稳定性,惯量的空间分布特征也将更加凸显,频率响应的分散性将不能被忽略。针对以上问题,提出一种考虑频率响应分散性及系统分区的含风电电力系统等效惯量估计方法。首先,为降低频率响应分散性对估计精度的影响,基于谱聚类算法对电力系统进行分区,并基于皮尔逊相关系数定义频率相似度指标确定区域频率的最优测量节点。其次,由于测量所得的频率变化率(rate of change of frequency, RoCoF)曲线中包含大量的振荡分量,提出一种基于摇摆方程的数值积分方法估计区域及系统全局惯量。最后,在DIgSILENT/PowerFactory中建立改进IEEE10机39节点系统以验证所提方法的有效性。仿真结果表明,该方法适用于不同场景下含风电系统的等效惯量估计。