摘要:介紹了當(dāng)前電力系統(tǒng)中檢測和分析諧波的幾種常用方法，對實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的基于傅里葉變換的諧波分析方法和基于小波變換的諧波分析方法做了重點(diǎn)研究。探討了電力系統(tǒng)諧波檢測分析方法的發(fā)展趨勢和近年來出現(xiàn)的新方法、新思路。
 

關(guān)鍵詞:諧波分析;FFT;加窗插值;多譜線插值;小波變換
 

引言
 

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)的諧波污染也逐漸嚴(yán)重，如何快速有效地檢測和分析網(wǎng)絡(luò)中的諧波成分是一個大家非常關(guān)心的問題。
 

1電力系統(tǒng)諧波分析的常用方法
 

1．1采用模擬濾波器硬件電路檢測諧波的方法
 

模擬濾波器諧波檢測如圖1所示。該法原理直觀明了，成本低，但其測量精度依賴于濾波器的元件參數(shù)［1］。
 

1．2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的諧波檢測方法
 

文獻(xiàn)［2］提出了一種基于固定三角基函數(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)諧波分析方法，新模型更直觀，收斂速度快。但構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要時間來訓(xùn)練樣本、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方法缺乏統(tǒng)一的規(guī)范、訓(xùn)練樣本數(shù)量龐大。
 

1．3基于傅里葉變換的諧波檢測方法
 

為盡可能地減少FFT算法中出現(xiàn)的頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)以及其他的誤差，現(xiàn)總結(jié)兩種方法:

(1)插值算法加窗插值法通過加窗減小頻譜泄漏、插值消除柵欄效應(yīng)引起的誤差。理想的窗函數(shù)需同時具有兩個特性:一是主瓣窄;二是低旁瓣峰值和高旁瓣衰減率。研究比較成熟的窗函數(shù)有:三角窗、矩形窗、Blackman窗、Nuttall窗等［3-5］。常用窗的頻域特性如表1所示。

(2)雙峰譜線修正算法文［6］提出了一種基于兩根譜線的加權(quán)平均來修正幅值的雙峰譜線修正算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了其有效性和易實(shí)現(xiàn)性。
 

1．4基于小波分析的諧波檢測方法
 

三層小波包分解示意圖如圖2所示。單一的諧波檢測方法已經(jīng)不能滿足要求，所以現(xiàn)在就是要集合幾種諧波檢測方法的優(yōu)點(diǎn)來提取更精確更合理的方法。小波變換和加窗的FFT結(jié)合也得到了廣泛研究［7］，圖3、圖4仿真出了小波變換的頻域?qū)崿F(xiàn)和FFT實(shí)現(xiàn)。綜上所述，研究加混合卷積窗以及多譜線插值的改進(jìn)FFT有更大的應(yīng)用前景，小波包對高、低頻段進(jìn)行相同尺度的分解，提高信號分析分辨率，提供了更多的信號特征。
 

2諧波測量的發(fā)展趨勢
 

隨著電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和設(shè)備不斷的變化，需要不斷改進(jìn)和更新諧波檢測方法，未來諧波檢測的主要發(fā)展趨勢為:

(1)電力系統(tǒng)受非穩(wěn)態(tài)諧波影響，諧波檢測需要逐步由穩(wěn)態(tài)諧波檢測轉(zhuǎn)向非穩(wěn)態(tài)諧波檢測。針對非穩(wěn)態(tài)波形畸變，尋求新方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換等。

(2)諧波測量需要由確定性、慢時變性轉(zhuǎn)為隨機(jī)性、快速性以及諧波實(shí)時跟蹤，研究新的諧波特性辨識方法。

(3)諧波檢測需要諧波監(jiān)測、實(shí)時分析與控制目標(biāo)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)測量與控制網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成一體化。

(4)諧波檢測需要建立一套完整的諧波檢測理論體系和完善的功率定義和理論，通過新理論提出新方法滿足研究實(shí)踐需求。
 

3結(jié)束語
 

集合多種諧波分析方法的優(yōu)點(diǎn)研制出一種高精度、高速度的混合諧波分析法勢在必行，這必將推動學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究新的諧波特性辨識和快速變化諧波跟蹤方法，為諧波研究和治理提供有力的保障。
 

參考文獻(xiàn):
 

［1］陳冬紅．電力系統(tǒng)諧波測量和分析方法研究［D］．南京:河海大學(xué)，2005．

［2］王小華，何怡剛．基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)高精度頻率諧波分析［J］．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(34):102-106．

［3］溫和，騰召勝，曾博，等．基于三角自卷積窗的介損角測量算法及應(yīng)用［J］．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25(7):192-198．

［4］溫和，騰召勝，卿柏元，等．Hanning自卷積窗及其在諧波分析中的應(yīng)用［J］．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，24(2):164-169．

［5］曾博，唐求，卿柏元，等．基于Nuttall自卷積窗的改進(jìn)FFT譜分析方法［J］．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，29(7):59-65．

［6］龐浩，李東霞，俎云霄，等．應(yīng)用FFT進(jìn)行電力系統(tǒng)諧波分析的改進(jìn)型算法［J］．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，23(6):50-54．

［7］劉桂英，粟時平．利用小波傅里葉變換的諧波與間諧波檢測［J］．高電壓技術(shù)，2007，33(6):184-188．
 

作者：李倩 雷誠誠 劉霞 單位：三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院