电能质量谐波间谐波在线.doc

文档介绍：电能质量谐波间谐波在线快速检测方法研究湖南大学电气与信息工程学院李加升益阳职业技术学院柴世杰摘要: 电能质量中谐波和间谐波在线快速检测方法越来越受关注,采用基于加窗插值理论快速傅立叶变换进行频谱分析,根据电力系统中谐波和间谐波的特点,提出“消去法”进行谐波间谐波检测。此方法容易在 DSP 中实现,适合在线快速检测装置中应用,仿真结果表明了该方法的准确性和实用性。关键词: 电能质量谐波间谐波消去法 1 引言随着电子技术和电力电子器件的发展,电力电子设备的应用越来越广泛, 这些非线性电力设备使电网中产生了大量的谐波和间谐波, 导致电能质量下降。以微处理器为核心的各种控制设备、自动化设备对电能质量十分敏感,瞬间的电能恶化,有可能导致程序混乱,从而产生重大的质量事故,显然电网参数的快速、准确监测对电能质量的治理具有十分重要的意义。本文分析了现有谐波和间谐波检测方法,根据谐波与间谐波的特点,采用基于加窗插值理论快速傅立叶变换进行频谱分析,提出“消去法”进行谐波间谐波检测。由于主要应用快速傅立叶变换,容易在 DSP 中实现;与文献[1, 2] 提出的方法相比可以大大减少检测周期,提高了实时性,非常适合在线电能检测装置中应用。在 Matlab 里进行了仿真,结果表明本文方法的准确性和实用性。 2 谐波和间谐波检测算法传统的 FFT 算法是分析谐波的主要工具,然而该方法在信号中含有间谐波的情况下,很难实现信号的同步采样,因而在分析时存在着严重的频谱泄漏, 导致结果具有很大误差。针对 FFT 存在的问题,国内外的学者提出了加窗插值修正算法及其改进算法[2~5] ,有效地抑制了频谱泄漏以及栅栏效应造成的误差, 提高了谐波和间谐波检测精度。然而现有加窗插值 FFT 算法检测间谐波通常需要几十个信号周期[2], 当间谐波和谐波之间的距离相接近时, 为了准确分辨间谐波, 分析窗宽度还需进一步增加, 参数估计的实时性将会变差。本文先简介 Matla b 中要用到的加窗插值 FFT 算法——双峰谱线修正算法[3], 然后根据间谐波的特点, 给出本文关于间谐波的处理方法,最后在 Matlab 中进行仿真比较。 双峰谱线修正算法简介假设一个频率为 f 0 、幅值为 A 、初相位为θ的单一频率信号 x(t) ,在经过了采样率为 f s 的模数变换后得到如下形式的离散信号: 0s Xn=Asin( 2 π ) fnf ??如果所加窗函数的时域形式为ω(n) ,其连续频谱为 W (2π f) ,则加窗后该信号的连续傅立叶变换为: X(f )= j2π( ) ( )e fn n x n n ???????= j j 0 0 s s 2π( ) 2 π( ) 1 [e ( ) e ( )] 2 f f f f W W j f f ? ??? ??如果忽略负频点–f