基于FFT的电力谐波分析方法综述.doc

SurveyofharmonicanalysisofelectricalpowerbasedonFFT

WangYijingWangShuo

ShoolofControlandComputerEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing,102206,China

Abstract:Thewideuseofnon-linearcomponentsinpowersystemgivesrisetonotonlyintegerharmonics,butalsonon-integerharmonicsinthepowersystem.TheconventionalharmonicmeasurementalgorithmFastFourierTransformissuitabletobeusedinintegerharmonicanalysis,butisnotfittoanalyzenon-integerharmonicsduetoitsleakageandpicketfenceeffects,whichbringsaboutlargeerrorsinpracticalapplications.TheengenderoftheleakageeffectiscausedbythedifferentcharactersbetweenthetheoreticimplementationoftheFourierTransformwhichdealswithinfinitesignalsandthepracticalimplementationofFourierTransformwhichdealswithfinitesignals.Thesedifferencesgiverisetomeasurementerrorsofnon-integerharmonicsofFFTalgorithm.ThispaperanalysesparticularlyLeakageEffectandsummarizesnewestalgorithmbasedontheanalysisoftheFFTalgorithm.Thesealgorithmscanreducesatisfactorilytheleakageerror,andobtainaccurateanalysisresults.

Keywords:FastFourierTransform(FFT)；harmonicanalysis；leakageeffect

基于FFT的电力谐波分析方法综述

王一婧王硕

华北电力大学控制与计算机工程学院，北京，102206

【摘要】大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数和非整数次谐波，传统的谐波检测方法快速傅立叶变换由于存在频谱泄漏和栅栏现象，只适用于整数次谐波的分析，而不适用于非整数次谐波的检测，因此不能够实现精确的谐波分析。非整数次谐波频谱泄漏现象是因为有限长信号的傅立叶变换与理论傅立叶变换的不同而产生的。文中详细分析了FFT算法的频谱泄漏现象，总结了最新的FFT算法。这些算法减小了频谱泄漏误差，降低了谐波之间的相互干扰。

【关键词】快速傅立叶变换(FFT)；谐波分析；频谱泄漏

1引言

随着电力电子器件和非线性元件的广泛使用，电力系统中的谐波污染问题越来越严重，也越来越复杂。在电网中大量地存在着大量非整数和分数次谐波，给电网带来了极大的污染，严重影响了电力系统的安全经济运行。因此我们必须对这些谐波进行治理。其中，电力谐波的检测和分析是实现谐波治理的前提条件，只有准确的谐波检测和分析才能够为谐波治理提供良好的依据。现在，电力系统谐波问题己成为研究的热门课题，而谐波检测更是谐波问题的一个重要分支，也是研究分析谐波问题的出发点和主要依据。

目前常用的谐波检测分析方法是快速傅立叶变换(FFT)。虽然FFT算法能够实现整数次谐波的精确分析和检测，但是对于非整数次谐波的检测，FFT算法存在着严重的频谱泄漏和栅栏现象，从而使检测出谐波的幅值、相角和频率都存在着较大误差，因而不能够满足检测精度的要求。利用插值修正算法可以有效地解决栅栏问题，但是不能消除因频谱泄漏现象而导致的测量误差；利用加窗算法可以大大减少频谱泄漏误差，但是需要构造窗函数，使频谱分析变得复杂。