專利名稱：一種電網(wǎng)間諧波測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電能質量的在線檢測，特別涉及一種電網(wǎng)間諧波測量方法。
背景技術：
電力系統(tǒng)中非線性負荷除了產生基頻的整次諧波外，還可能產生基波頻率的非整次諧波，即間諧波。根據(jù)IEC-61000-2-1,間諧波(Interharmonic)定義為:在電壓和電流信號的諧波分量之間存在著頻率與基波頻率不成整數(shù)倍關系的信號，它表現(xiàn)為離散頻譜或寬帶頻譜。電力系統(tǒng)中主要的間諧波源包括:變頻調速裝置；高壓直流輸電；電動機和電弧爐等。與諧波類似，間諧波不僅會影響無源濾波器工作、引起閃變問題，同時會增加電動機損耗，降低負荷功率因數(shù)。針對間諧波特點，國內外學者提出了多種間諧波檢測方法。而由于間諧波固有的非平穩(wěn)性、頻率難以預測 、幅值往往遠小于基波與諧波分量等特征，現(xiàn)階段采用的改進FFT方法、基于二階統(tǒng)計量的AR模型功率譜等方法，難以對間諧波進行精確檢測，存在頻譜泄漏、抗干擾性較差等不足。而較精確的基于高階累積量的測量方法存在運算量大、難以滿足電能質量在線檢測實時性要求。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種精確、運算量小的間諧波在線測量方法，提高間諧波在線檢測的實時性，為電網(wǎng)的電能治理提供依據(jù)。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，一種電網(wǎng)間諧波測量方法，包括以下步驟:I)將電網(wǎng)的三相電流和三相電壓以采樣頻率fs和采樣點數(shù)N進行實時采樣，將采樣所得的信號發(fā)送至A/D轉換模塊轉換成數(shù)字信號并經(jīng)過雙口 RAM傳輸模塊發(fā)送至DSP處理模塊。2)根據(jù)步驟I)所得的電流和電壓信號，采用FFT方法進行間諧波檢測，具體步驟如下:21)將步驟I)中所得的采樣信號作為原始信號；22)計算基波和諧波的幅值、相位和頻率；23)計算基波和諧波的頻域信號并作加窗處理；24)從原始信號中減去步驟23)所得的基波和諧波頻率信號，得到間諧波加窗后的頻域信號；25)計算步驟24)中所得間諧波加窗后的頻或信號的幅值、相位和頻率。進一步，所述步驟22)包括以下步驟:221)獲得基波和諧波信號；222)將諧波信號進行加窗并對加窗后的函數(shù)進行連續(xù)傅里葉變換；223)對連續(xù)傅里葉變換所得函數(shù)進行抽樣，并作離散傅里葉變換；
224)采用多項式逼近法和雙峰譜線修正法，得到幅值、相位和頻率的修正公式。進一步，所述步驟25)采用雙峰譜線修正法計算間諧波的幅值、相位和頻率。進一步,所述步驟23)采用Hanning窗計算基波和諧波的頻域信號。進一步，所述步驟25)后還包括步驟26)，所述步驟26)具體方法如下:判斷步驟52)所得間諧波分量幅值是否收斂，若不收斂，則減去幅值最大的間諧波分量后再采用步驟25)的方法計算余下的間諧波分量的幅值、相位和頻率，若收斂則停止計算，并將計算結果予以顯示。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采集電力系統(tǒng)中節(jié)點的電壓、電流信號，考到基波和整次諧波對間諧波頻譜泄漏的影響，以常規(guī)整次諧波測量方法計算所得結果為基礎，直接從原始頻域數(shù)據(jù)中濾除基波和整次諧波分量，無需進行第二次FFT計算，同時具有采樣周期短、基于成熟FFT方法的特點，更易于在線實時測量中實現(xiàn)。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明:圖1為本發(fā)明實施例的方法流程
圖2為硬件結構框圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。圖2為的硬件結構框圖，如圖所示為間諧波在線測量裝置，包括用于采集三相電壓模擬量的電壓測量模塊、用于采集三相電流模擬量的電流測量模塊、A/D轉換模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊、ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊、雙口 RAM傳輸模塊和數(shù)據(jù)儲存模塊，所述電壓測量模塊與電流測量模塊的輸出連接所述A/D轉換模塊，A/D轉換模塊的輸出連接所述雙口RAM傳輸模塊；雙口 RAM傳輸模塊與所述DSP數(shù)據(jù)處理模塊連接；雙口 RAM傳輸模塊與所述ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊連接；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出與所述數(shù)據(jù)存儲模塊連接。本實施例中，所述DSP處理模塊采用TMS320C6747芯片的DSP處理模塊，所述A/D轉換模塊采用AD7606數(shù)模轉換芯片。本實施例中，所述間諧波在線測量裝置還包括數(shù)據(jù)庫服務器，所述數(shù)據(jù)庫服務器與數(shù)據(jù)儲存模塊通過以太網(wǎng)連接。本實施例中，所述間諧波在線測量裝置還包括分別與ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊連接的顯示模塊和輸出模塊，所述顯示模塊為LCD顯示屏，所述輸出模塊包括USB接口或/和RS232接口或/和RS485接口。電壓測量模塊和電流測量模塊所測得的三相電壓和三相電流信號依次經(jīng)A/D轉換模塊和雙口 RAM傳輸模塊輸入DSP數(shù)據(jù)處理模塊，采用間諧波方法處理后，所得信號再經(jīng)由雙口 RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊將相應數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲模塊中，數(shù)據(jù)存儲模塊中數(shù)據(jù)可經(jīng)輸出模塊將數(shù)據(jù)輸出，或由ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊直接輸出至顯示模塊。通過與ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊連接的鍵盤，可以對采樣頻率、間諧波分辨率進行設置。圖1為本發(fā)明實施例方法流程圖，本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)間諧波測量方法，具體步驟如下:1)將電網(wǎng)的三相電流和三相電壓以采樣頻率fs和采樣點數(shù)N進行實時采樣，將采樣所得的信號發(fā)送至A/D轉換模塊轉換成數(shù)字信號并經(jīng)過雙口 RAM傳輸模塊發(fā)送至DSP處理模塊。2)根據(jù)步驟1)所得的電流和電壓信號，采用FFT方法進行間諧波檢測，具體步驟如下:21)將步驟1)中所得的采樣信號作為原始信號；22)計算基波和諧波的幅值、相位和頻率；221)獲得基波和諧波信號；
權利要求
1.一種電網(wǎng)間諧波測量方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將電網(wǎng)的三相電流和三相電壓以采樣頻率fs和采樣點數(shù)N進行實時采樣，將采樣所得的信號發(fā)送至A/D轉換模塊轉換成數(shù)字信號并經(jīng)過雙口 RAM傳輸模塊發(fā)送至DSP處理模塊； 2)根據(jù)步驟I)所得的電流和電壓信號采用FFT方法進行間諧波檢測，具體步驟如下: 21)將步驟I)中所得的采樣信號作為原始信號； 22)計算基波和諧波的幅值、相位和頻率； 23)計算基波和諧波的頻域信號并作加窗處理； 24)從原始信號中減去步驟23)所得的基波和諧波頻率信號，得到間諧波加窗后的頻域信號; 25)計算步驟24)中所得間諧波加窗后的頻或信號的幅值、相位和頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述一種電網(wǎng)間諧波測量方法，其特征在于:所述步驟22)包括以下步驟: 221)獲得基波和諧波信號； 222)將諧波信號進行加窗并對加窗后的函數(shù)進行連續(xù)傅里葉變換； 223)對連續(xù)傅里葉變換所得函數(shù)進行抽樣，并作離散傅里葉變換； 224)采用多項式逼近法和雙峰譜線修正法，得到幅值、相位和頻率的修正公式。
3.根據(jù)權利要求1所述一種電網(wǎng)間諧波測量方法，其特征在于:所述步驟23)采用Hanning窗計算基波和諧波的頻域信號。
4.根據(jù)權利要求1所述一種電網(wǎng)間諧波測量方法，其特征在于:所述步驟25)采用雙峰譜線修正法計算間諧波的幅值、相位和頻率。
5.根據(jù)權利要求6所述一種電網(wǎng)間諧波測量方法，其特征在于:所述步驟25)后還包括步驟26)，所述步驟26)具體方法如下:判斷步驟25)所得間諧波分量幅值是否收斂，若不收斂，則減去幅值最大的間諧波分量后再采用步驟25)的方法計算余下的間諧波分量的幅值、相位和頻率，若收斂則停止計算，并將計算結果予以顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)間諧波測量方法，該方法包括1)將電網(wǎng)的三相電流和三相電壓以采樣頻率fs和采樣點數(shù)N進行實時采樣，將采樣所得的信號發(fā)送至DSP處理模塊；2)根據(jù)步驟1)所得的電流和電壓信號采用FFT方法進行間諧波檢測，包括21)將步驟1)中所得的采樣信號作為原始信號；22)計算基波和諧波的幅值、相位和頻率；23)計算基波和諧波的頻域信號并加窗處理；24)從原始信號中減去步驟23)所得基波和諧波頻率信號，得到間諧波加窗的頻域信號；25)計算步驟24)中所得間諧波幅值、相位和頻率。本發(fā)明以常規(guī)整次諧波測量方法計算所得結果為基礎，選擇Hanning窗為窗函數(shù)，采用頻域濾除基波和整次諧波分量的方法，提高間諧波測量的實時性。
文檔編號G01R23/16GK103235180SQ201310119930
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權日2013年4月8日
發(fā)明者池源, 唐文左, 崔榮, 李自若, 劉國平, 梁文舉, 王玲, 楊洪欽 申請人:國家電網(wǎng)公司, 重慶市電力公司電力科學研究院