电网谐波与间谐波数字化检测方法及应用.doc

电网谐波和间谐波数字化检测方法及应用 陈彬1，2，卢欣1，肖勇2，赵伟2，黄松岭2 （天津电力系统国家重点实验室北京100084） 摘要：和间谐波的精确检测谐波和检测的傅里叶变换和小波变换S变换、人工神经网络、谱估计法以及希尔伯特黄应用最后对和展望。关键词：；S变换；人工神经网络；谱估计；-黄变换中图分类号：TM933 文献标识码：B 文章编号：1001-1390（2013）24-0000-00 Digital Detection Methods and Application of Harmonics and Inter-harmonics in Power Grid CHEN Bin, XU Wen-jia2, LU Xin1, XIAO Yong2, ZHAO Wei2, HUANG Song-ling2 (1. Tianjin Electric Power Research Institute, Tianjing 300384, China. 2. Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract：Real-time accurate detection of the harmonics and inter-harmonics in power grid becomes increasingly prominent. In this paper, the methods for harmonic analysis are divided into two parts according to their application to detect stationary or non-stationary signals. Various methods and their characteristics, such as Fourier transform, wavelet transform, S-transform, artificial neural network, spectrum estimation and Hilbert-Huang transform are discussed in details. Finally, the paper provides a summary and outlook for all the detection methods. Key words：harmonic measurement, Fourier transform, wavelet transform, S-transform, artificial neural network, spectrum estimation, Hilbert-Huang transform 0 引 言 [1]。 平稳信号的谐波和间谐波的数字化检测方法 离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)及其快速算法快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)，由于方法简单、物理意义明确，成为电网电压、电流信号频谱分析最常用的工具[2]。以DFT/FFT对电网电流、电压采样信号进行处理，可直接测算出其各次谐波的幅值、相位及频率，即DFT/FFT变换对平稳信号的频谱分析有不可替代的优越性。DFT/FFT变换的误差来源 DFT/FFT变换进行谐波检测，由于电网频率存在飘移，以及数字信号处理器或微处理器存在定时误差等原因，很难做到同步采样和整数周期截断，由此造成的频谱泄漏会影响谐波分析结果的准确性。不仅离散频谱的栅栏效应会导致频域信号峰值点的观测出现偏差（即短范围泄漏），而且信号截断也会造成信号频谱的各旁瓣之间相互干扰（即长范围泄漏），其危害在以基频为主的电网电流、电压信号频谱中显得尤为明显，致使DFT/FFT变换的频率分辨率较低，对间谐波则难以准确识别 1.2.1准同步采样法 准同步采样法是1981年由戴先中提出的一种经典的抑制频谱泄漏的算法，其目的是通过采用数值积分不断逼近谐波参数真实值和适当增加采样长度来减小同步误差的影响。有关准同步采样法的推导在文献[3]中有详细介绍，其一次加权处理相当于给被测信号加窗。 1.2.2加窗校正法 窗函数的选择 余弦组合窗是应用最广泛的窗函数。在做到了同步采样条件下，余弦组合窗的频谱在各整数次谐波频率处为零。常见的余弦组合窗包括Hanning窗、Blackman窗、Blackman-Harris窗、Rife-Vincent窗、Nuttal窗等。文献[4