公式章1節(jié)1電力系統(tǒng)低頻諧波分量的快速檢測

公式章1節(jié)1電力系統(tǒng)低頻諧波分量

的快速檢測摘要電網(wǎng)的電力電子化使得電力系統(tǒng)中低頻諧波增加，由此帶來的問題日益凸顯。針對這點，文章給出一種電力系統(tǒng)低頻諧波的快速檢測方法，并根據(jù)具體算例驗證了該算法的有效性和抗噪聲干擾性。關鍵詞：低頻諧波分量；快速檢測；離散傅里葉變換；MATLAB仿真1引言中國電力系統(tǒng)的新能源滲透率近年來正在不斷提高［1］。隨著電力電子設備的引入，電網(wǎng)中的諧波不斷增加，對電網(wǎng)造成了嚴重污染。治理這些污染，需要準確高效地對用戶端電網(wǎng)進行實時監(jiān)測⑵?，F(xiàn)有的低頻諧波分量檢測方法計算量較大，檢測速度慢，易受噪聲影響，無法適應快速檢測的要求⑶。本文旨在找出一種快速檢測電網(wǎng)中低頻諧波的方法，并以仿真案例進行了驗證。2信號模型的建立對于包含工頻分量和低頻諧波分量的信號，設其為.?「，則可將其表示為：一.\.'■--'■:i十』+■:+』1\*MERGEFORMAT()其中?，、：、，和只、；.、，，分別為工頻分量和低頻諧波分量的幅值、頻率和相位。在理想情況下，認為工頻分量的幅值為一一廣，頻率為，相位為R，^叩=--，，’=-」，，?二'。設采樣頻率為；，采樣間隔為?=「，則對.、?采樣后得到的信號為：Win+■-■-+1J2\*MERGEFORMAT()設m，半-v，則式(2)可簡化為：.■-■■■-,旱：十”十'，一，.3\*MERGEFORMAT()2工頻分量的濾除2.1基本思路在電力系統(tǒng)實際運行中，諧波分量幅值往往遠小于工頻分量，故作為提取低頻諧波分量的第一步，濾除工頻分量能夠使信號變得更加易于分析和處理。對于上文中提到的信號?、?，若在一個工頻分量周期；內(nèi)對其求定積分，便可得到不含有工頻分量的結果。據(jù)此構建出處理后的信號：nLrLriru5t-fKi-fi'-f①e十姑品,、''4\*MERGEFORMAT()2.2計算簡化對于采樣后的信號.?「，：，由式(4)可得：、’"一「"+11m5\*MERGEFORMAT()其中，—4。則有'I6\*MERGEFORMAT()這樣，只要計算出，之后的積分便可轉(zhuǎn)化為簡單的加減計算，大大地簡化了對于采樣后信號犬」的定積分計算。2.3處理后信號的分析由于中工頻分量和低頻諧波分量形式相同，故以式(5)中第二項的低頻諧波分量為例，對其作歐拉變換并整理:jttiL1jr■f.1..1Ajcds|tp.k^i|#心'?，+濟林5k=o2A：=jn-7\*MERGEFORMAT()理想情況下，認為工頻分量頻率="?'，‘，則由式(7)可知式(5)中第一項為零，故有叫門L_YMn；=A|cosI5>|n十年廣州——)、'8\*MERGEFORMAT()如此便證明了工頻分量在此方法下被完全濾除，，；中只留有低頻諧波分量。3低頻諧波分量的提取首先用過零法計算出處理后信號f的頻率「，之后對其加矩形窗以簡化計算，可得5上-1''一'''"，'，：；_，「9\*MERGEFORMAT()其中矩形數(shù)據(jù)窗寬度JL".，捉"表示四舍五入取整。對"?進行DFT計算，得到相應的幅值'，頻率"，相位“.。由式(7)，可得-■-1'■10\*MERGEFORMAT()'=，，，：T-11\*MERGEFORMAT()如此便得到了提取出的低頻諧波信號='■"";;'。

4誤差分析4.1常規(guī)誤差分析構建如下三個信號："，，--■m13\*MERGEFORMAT()-w---"■■-|成口14\*MERGEFORMAT()-■，?十_|...-_「?-15\*MERGEFORMAT()國丸s捋掘在內(nèi)尚幗中酩L.，分別以■；、％”■■.和，為例，記錄米樣后計算出的頻率、幅值和相位與實際值的誤差，得到三個曲線圖如4.1、4.2和國丸s捋掘在內(nèi)尚幗中酩L.，可以看出，諧波頻率越接近工頻，測量誤差越大，但頻率誤差在1■'內(nèi)始終小于;諧波幅值誤差在，I內(nèi)始終小于1；諧波相位誤差在.項內(nèi)始終小于134。4.2疊加噪聲信號的誤差分析借詼小內(nèi)村1S率啦3醫(yī)L史Si母亦由常鼻站片。E43虹聊忻枇^蛆口可以看出，諧波頻率在|內(nèi)對于4.1中的V、上和'信號，分別疊加信噪比為」皿的高斯白噪聲，重新記錄采樣后計算出的頻率、幅值和相位與實際值的誤差，以檢驗算法在噪聲干擾下的性能，得到三個曲線圖如4.4、4.5借詼小內(nèi)村1S率啦3醫(yī)L史Si母亦由常鼻站片。E43虹聊忻枇^蛆口可以看出，諧波頻率在|內(nèi)的頻率誤差最大在I'左右；諧波幅值誤差在1I--I■■-內(nèi)始終小于i_l;諧波相位誤差在I-一I項內(nèi)始終小于|_。5結語光伏發(fā)電等新能源接入電網(wǎng)后，電網(wǎng)中低頻諧波造成的問題尤為突出，故障發(fā)生頻率大幅增加［4］針對電力系統(tǒng)中單一頻率的低頻諧波，本文給出的算法相較于FFT等常規(guī)算法，計算量小，易于實現(xiàn)，能夠更加快速地計算出諧波的電氣量，且誤差維持在允許的范圍內(nèi)，為電網(wǎng)中低頻諧波的在線分析檢測提供了基礎。參考文獻1.劉振亞.高壓交直流電網(wǎng)］M］.北京：中國電力出版社，2013:65-71.2.章關明，吳維華.智能電網(wǎng)用戶端電能質(zhì)量監(jiān)測與諧波治理研究［J］.儀表技術，2014(01):13-16.3.王星華