公式章1节1电力系统低频谐波分量的快速检测

公式章1节1电力系统低频谐波分量

的快速检测摘要电网的电力电子化使得电力系统中低频谐波增加，由此带来的问题日益凸显。针对这点，文章给出一种电力系统低频谐波的快速检测方法，并根据具体算例验证了该算法的有效性和抗噪声干扰性。关键词：低频谐波分量；快速检测；离散傅里叶变换；MATLAB仿真1引言中国电力系统的新能源渗透率近年来正在不断提高［1］。随着电力电子设备的引入，电网中的谐波不断增加，对电网造成了严重污染。治理这些污染，需要准确高效地对用户端电网进行实时监测⑵。现有的低频谐波分量检测方法计算量较大，检测速度慢，易受噪声影响，无法适应快速检测的要求⑶。本文旨在找出一种快速检测电网中低频谐波的方法，并以仿真案例进行了验证。2信号模型的建立对于包含工频分量和低频谐波分量的信号，设其为.•「，则可将其表示为：一.\.'■--'■:i十』+■:+』1\*MERGEFORMAT()其中•，、：、，和只、；.、，，分别为工频分量和低频谐波分量的幅值、频率和相位。在理想情况下，认为工频分量的幅值为一一广，频率为，相位为R，^叩=--，，’=-」，，•二'。设采样频率为；，采样间隔为♦=「，则对.、•采样后得到的信号为：Win+■-■-+1J2\*MERGEFORMAT()设m，半-v，则式(2)可简化为：.■-■■■-,旱：十”十'，一，.3\*MERGEFORMAT()2工频分量的滤除2.1基本思路在电力系统实际运行中，谐波分量幅值往往远小于工频分量，故作为提取低频谐波分量的第一步，滤除工频分量能够使信号变得更加易于分析和处理。对于上文中提到的信号•、•，若在一个工频分量周期；内对其求定积分，便可得到不含有工频分量的结果。据此构建出处理后的信号：nLrLriru5t-fKi-fi'-f①e十姑品,、''4\*MERGEFORMAT()2.2计算简化对于采样后的信号.•「，：，由式(4)可得：、’"一「"+11m5\*MERGEFORMAT()其中，—4。则有'I6\*MERGEFORMAT()这样，只要计算出，之后的积分便可转化为简单的加减计算，大大地简化了对于采样后信号犬」的定积分计算。2.3处理后信号的分析由于中工频分量和低频谐波分量形式相同，故以式(5)中第二项的低频谐波分量为例，对其作欧拉变换并整理:jttiL1jr■f.1..1Ajcds|tp.k^i|#心'・，+济林5k=o2A：=jn-7\*MERGEFORMAT()理想情况下，认为工频分量频率="•'，‘，则由式(7)可知式(5)中第一项为零，故有叫门L_YMn；=A|cosI5>|n十年广州——)、'8\*MERGEFORMAT()如此便证明了工频分量在此方法下被完全滤除，，；中只留有低频谐波分量。3低频谐波分量的提取首先用过零法计算出处理后信号f的频率「，之后对其加矩形窗以简化计算，可得5上-1''一'''"，'，：；_，「9\*MERGEFORMAT()其中矩形数据窗宽度JL".，捉"表示四舍五入取整。对"•进行DFT计算，得到相应的幅值'，频率"，相位“.。由式(7)，可得-■-1'■10\*MERGEFORMAT()'=，，，：T-11\*MERGEFORMAT()如此便得到了提取出的低频谐波信号='■"";;'。

4误差分析4.1常规误差分析构建如下三个信号："，，--■m13\*MERGEFORMAT()-w---"■■-|成口14\*MERGEFORMAT()-■，•十_|...-_「•-15\*MERGEFORMAT()国丸s捋掘在内尚帼中酩L.，分别以■；、％”■■.和，为例，记录米样后计算出的频率、幅值和相位与实际值的误差，得到三个曲线图如4.1、4.2和国丸s捋掘在内尚帼中酩L.，可以看出，谐波频率越接近工频，测量误差越大，但频率误差在1■'内始终小于;谐波幅值误差在，I内始终小于1；谐波相位误差在.项内始终小于134。4.2叠加噪声信号的误差分析借诙小内村1S率啦3医L史Si母亦由常鼻站片。E43虹聊忻枇^蛆口可以看出，谐波频率在|内对于4.1中的V、上和'信号，分别叠加信噪比为」皿的高斯白噪声，重新记录采样后计算出的频率、幅值和相位与实际值的误差，以检验算法在噪声干扰下的性能，得到三个曲线图如4.4、4.5借诙小内村1S率啦3医L史Si母亦由常鼻站片。E43虹聊忻枇^蛆口可以看出，谐波频率在|内的频率误差最大在I'左右；谐波幅值误差在1I--I■■-内始终小于i_l;谐波相位误差在I-一I项内始终小于|_。5结语光伏发电等新能源接入电网后，电网中低频谐波造成的问题尤为突出，故障发生频率大幅增加［4］针对电力系统中单一频率的低频谐波，本文给出的算法相较于FFT等常规算法，计算量小，易于实现，能够更加快速地计算出谐波的电气量，且误差维持在允许的范围内，为电网中低频谐波的在线分析检测提供了基础。参考文献1.刘振亚.高压交直流电网］M］.北京：中国电力出版社，2013:65-71.2.章关明，吴维华.智能电网用户端电能质量监测与谐波治理研究［J］.仪表技术，2014(01):13-16.3.王星华