基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法，它首先對信號進行采集和預處理，然后利用對二分法對諧波真實頻率進行搜索迭代運算，并通過比較和更新諧波相量值保證迭代過程正確，以預先設置好的誤差比精度為準進行反復迭代計算，逼近諧波的真實頻率，最終迭代算出更為精確的諧波相量估計值。從而在利用傳統(tǒng)傅立葉變換傳遞函數(shù)幅頻響應特點的同時，得到相對精確的諧波相量估計值。該方法能更逼近諧波的真實頻率及相量幅值，應用于電網(wǎng)諧波測量中，有助于提高諧波源定位的準確性，為抑制電網(wǎng)諧波提供更多精確的信息，利于諧波抑制與管理。
【專利說明】基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力行業(yè)中同步諧波相量測量方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)諧波污染問題日益嚴重。由于電弧爐、大量電力電子裝置以及電力機車等非線性負荷的廣泛使用，產(chǎn)生了大量高次諧波，造成電力系統(tǒng)電壓、電流畸變，嚴重危害了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，同時影響了用戶的用電品質。因此，諧波問題的解決顯得十分迫切，而諧波檢測、諧波定位是諧波治理的關鍵前提。
[0003]目前，離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform, DFT)算法在靜態(tài)條件下具有較好應用價值，已被廣泛應用到現(xiàn)有諧波測量中。
[0004]現(xiàn)有的DFT算法，在非同步采樣情況下存在幅值和頻率誤差，且隨著其非同步性的增強，誤差急劇增大，往往達不到實際應用的要求。當系統(tǒng)頻率是隨著系統(tǒng)配置參數(shù)以及狀態(tài)變化而變化時，不能保證采樣系統(tǒng)對實測信號一直保持同步采樣。對于頻率為fs的正弦序列，它的頻譜()應該只是在fs處有離散譜。但是，在利用DFT求它的頻譜做了截短，結果使信號的頻譜不只是在fs處有離散譜，而是在以fs為中心的頻帶范圍內(nèi)都有譜線出現(xiàn)，它們可以理解為是從fs頻率上“泄露”出去的；同時，對一函數(shù)實行采樣，即是抽取采樣點上的對應的函數(shù)值。其效果如同透過柵欄的縫隙觀看外景一樣，只有落在縫隙前的少數(shù)景象被看到，其余景象均被柵欄擋住而視為零，這種現(xiàn)象稱為柵欄效應。因此應用DFT計算諧波時所引起的頻譜泄露和柵欄現(xiàn)象可能會使得DFT算法產(chǎn)生較大的誤差，甚至得到一個不可用的結果。DFT算法能夠在一定條件和范圍下對諧波進行檢測，但存在一定的局限性，而諧波測量的準確度直接影響諧波定位。諧波相量測量不準確最終將導致諧波源定位不準，諧波責任難以劃分，給諧波治理帶來極大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法，該方法能減少離散傅里葉變換算法工作在非同步采樣條件的影響，保持其對穩(wěn)定信號的高精度處理功能，有效減少諧波信號頻率誤差及提高諧波相量測量精度。
[0006]本發(fā)明為解決其技術問題，所采用的技術方案為:一種基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法，其步驟為:
[0007]A、數(shù)據(jù)采集與預處理
[0008]在一個測量周期內(nèi)，采樣器從安裝于電網(wǎng)上的電壓或電流互感器采集得到電網(wǎng)的電壓信號或電流信號，數(shù)值信號處理器對采集得到電網(wǎng)的電壓信號或電流信號作為輸入信號，對輸入信號進行離散傅里葉變換得到輸入信號的頻譜，并對頻譜進行最小二乘擬合得到輸入信號的頻域信號；
[0009]B、數(shù)值信號處理器根據(jù)A步得到的輸入信號的頻域信號，分別計算出h時刻輸入信號的相位和t2時刻的輸入信號的相角隊，并利用公式
【權利要求】
1.一種基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法，其步驟為: A、數(shù)據(jù)采集與預處理 在一個測量周期內(nèi)，采樣器從安裝于電網(wǎng)上的電壓或電流互感器采集得到電網(wǎng)的電壓信號或電流信號，數(shù)值信號處理器對采集得到電網(wǎng)的電壓信號或電流信號作為輸入信號，對輸入信號進行離散傅里葉變換得到輸入信號的頻譜，并對頻譜進行最小二乘擬合得到輸入信號的頻域信號； B、數(shù)值信號處理器根據(jù)A步得到的輸入信號的頻域信號，分別計算出h時刻輸入信號的相位q和t2時刻的輸入信號的相角@，并利用公式/ =計算出電流的基波頻率估計值7及其K次諧波的頻率估計值人=<7 ;其中tpt2*別為間隔小于預計的基波周期的兩個時刻，K表示諧波的次數(shù)、為大于等于2且小于等于20的整數(shù)； C、對估計頻率修正值提取 數(shù)值信號處理器根據(jù)K次諧波的頻率估計值fk和A步得到的輸入信號的頻域信號，計算得到頻率估計值fk對應的幅值Mk ;同時，根據(jù)A步中的輸入信號的頻域信號分別計算得到fk_ Δ f=fi頻率和fk+ Δ f=f3頻率對應的幅值M1和M3 ;其中Λ f為迭代頻率間隙； D、二分法迭代計算諧波相量 將頻率估計值fk對應的幅值 Mpf1頻率對應的幅值M1和f3頻率對應的幅值M3,以幅值最大為目標，通過A步中的頻域信號進行二分法迭代，得到迭代后的頻率估計值fk’及其對應的幅值M，k，即測量出K次諧波的相量值。
2.如權利I所述的基于二分搜索的電網(wǎng)同步諧波相量測量方法，其特征在于:所述的步驟D中以幅值最大為目標，通過A步中的頻域信號進行二分法迭代的具體做法是: 將計算得到的頻率估計值fk對應的幅值Mk、頻率對應的幅值M1和f3頻率對應的幅值M3進行比較: Dl、如果幅值Mk最大: 并且幅值M1為最小，則令f^fk，M1=Mk,并將fk與f3之和的二分之一賦值給fk，f3保持不變；根據(jù)更新后的頻率估計值fk和A步中的頻域信號重新計算其幅值，得到更新的幅值Mk; 或者幅值M3為最小，則令f3=fk，M3=Mk,并將與fk之和的二分之一賦值給fk，保持不變；根據(jù)更新后的頻率估計值fk和A步中的頻域信號重新計算其幅值，得到更新的幅值Mk; D2、如果％幅值最大: 若與fk未經(jīng)過迭代運算，則直接將f3與之和的二分之一賦值給f3 ;否則，與fk分別返回上次迭代運算前的值，并將f3與之和的二分之一賦值給f3 ; 將更新后的頻率估計值f\、fk與f3根據(jù)A步中的頻域信號重新計算其幅值，得到更新的幅值Mp Mk與M3 ; D3、如果M1幅值最大: 若fk與f3未經(jīng)過迭代運算，則直接將與f3之和的二分之一賦值給;否則，fk與f3分別返回上次迭代運算前的值，并將與f3之和的二分之一賦值給; 將更新后的頻率估計值f\、fk與f3根據(jù)A步中的頻域信號重新計算其幅值，得到更新的幅值Mk與M3 ; D4、計算誤差比精度λ，
【文檔編號】G01R23/16GK103809023SQ201410036038
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權日:2014年1月26日
【發(fā)明者】何正友, 馮玎, 符玲, 麥瑞坤 申請人:西南交通大學