电力谐波及其间谐波参数预估算法研究

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1、电力谐波及其间谐波参数预估算法研究1绪论1.1论文的研究背景当今时代，火电、水电、核电、风电、太阳能发电等发电技术不仅向高参数大型化方向发展，也向分布式微型化方向发展。同时，越来越多的非线性、冲击性负荷接入电力系统，以及微电子器件与电力电子技术的广泛应用，使得现代电力系统越来越复杂。日益复杂的电力系统带来了新的电能质量问题，可以说，当代电力系统的发展赋予了电能质量新的内涵和意义。从技术角度讲，提供优质电能是由供用电双方共同保证的，因而对电能质量日益关注的原因是多方面的，归纳起来主要有以下四点:l)现代用电设备对电能质量的要求比传统设备更高。许多新的电器和装

2、置都带有基于微处理机的控制器和功率电子器件，它们对各种电磁干扰都极为敏感。2)对电力系统运行总效率的重视程度不断加强，特别在用电设备方面表现突出。但这些设备的使用又会导致电网谐波污染，致使供电电压干扰水平加重，对电力系统安全运行带来直接的或潜在的危害。3)电力用户已提高了对电能质量的认识，正在了解如供电间断、电压凹陷、电路通断引起的暂态现象等实际问题。为满足高效生产流程的需要，维护用电设备的正常运行，越来越多的用户向电力部门提出了高质量供电的要求，甚至通过签定供电合同和质量协议的方式以获得保证。4)电力网的各个部分都是相互联系的，因此综合协调处理至关重要。

3、任何一个局部的故障或事件都有可能造成大面积的影响，甚至是重大损失。这迫使供电部门在保证向用户提供优质电力的同时，还需极力避免遭受用电设备产生的电力干扰，维护电网安全运行。因此电能质量已经成为一项系统工程问题。迄今为止，人们对电能质量的技术含义仍存在着不同的认识，还不可能给出一个准确统一的定义。但是IEEE标准化协调委员会已正式采用Po)在数字信号处理中有着十分重要的地位。1%5年cooley和Turkey提出了其快速实现方法-快速傅立叶变换(FFT，FastFourie:Transform)，从而使傅立叶变换在各种工程技术领域中的应用迅速普及。傅立叶分析不

4、仅广泛应用于信号处理、图像处理、量子物理、通信、控制、力学等领域，并且已被IEc61000-4-7标准采用，成为电力系统谐波和间谐波分析最主要的方法。2.1傅立叶分析的缺陷应用DFT变换对采样信号x(n)进行分析时，隐含在时域上对其进行周期延拓。在理想同步采样条件下，x(n)周期延拓后的序列与原连续信号x(t)的采样序列完全相同，如图2.1所示。此时，DFT变换能够精确分析原连续信号x(t)的谐波参数。然而由于实际电网信号的周期T0会在一定范围内波动、间谐波的出现，以及晶振量化的产生的误差，理想同步采样是不可能的，即式(2.4)中L不为整数。x(n)周期延

5、拓的序列不再是原连续信号x(O的采样序列，如图2.2所示。此时，DFT变换将会产生频谱泄漏和栅栏效应，不能精确分析原连续信号x(O的谐波参数。非同步采样序列x(n)周期延拓后在边界处产生的采样点跳变是产生频谱泄漏和栅栏效应的根本原因，而频谱泄漏误差和栅栏效应是影响DFT变换谐波测量精度的主要原因。采用DFT变换分析电网信号的谐波和间谐波是以第蛛条谱线表示被测信号的频率、幅值和相位。从上述分析可知:当越接近同步采样时，所得的分析结果就越接近于被测信号的真值。为了减小由非同步采样带来的测量误差，可以采用锁相环119](PLL)、改进锁相环[20l(EPLL)、

6、数字锁相环1211(DPLL)等硬件同步装置来实现同步采样。2.2加窗插值傅立叶分析在实际工程应用中，即使采用PLL等硬件同步采样技术，也很难严格实现电网信号的同步采样。在非同步采样下，加窗插值傅立叶变换是抑制频谱泄漏和消除栅栏效应的有效方法，已成为电网谐波和间谐波信号的一种常用分析方法。3小波分析方法................48-663.1小波变换的基本原理................48-493.2多分辨率分析方法................49-533.3连续小波变换分析方法................53-553.4递归滤波器分

7、析方法................55-603.4.1递归滤波器................56-583.4.2递归法谐波检测原理................58-603.5仿真分析................60-653.5.1谐波分析................60-643.5.2间谐波分析................64-653.6本章小结................65-664现代谱估计频率分析方法................66-894.1AR模型谱估计................66-714.2空间谱估计..

8、..............71-804.3仿真研究.......