-
谐波检测方法
谐波检测是谐波问题中的一个重要分支,对抑制谐波有着重要的指导作用,
对谐波的
分析和测量是电力系统分析和控制中的一项重要工作,也是对继电保
护、
判断故障点和故障类型等工作的重要前提。
准确、
实时
地检测出电网中瞬态
变化的畸变电流、
电压,
< br>是众多国内外学者致力研究的目标。
常规的谐波测量方
法
主要有三种:模拟带通或带阻滤波器的谐波测量;
基于傅里叶
变换的谐波测
量;基于瞬时无功功率的谐波测量。
一、
模拟滤波器:
最早的谐波检测方法是
采用模拟滤波器来实现的。
输入信号经放大后送入一
组带通滤波
器,滤波器的中心频率
f1
、
f2
p>
、…
fn
是固定的,为工频的整数倍,
p>
且
f1
〈
f2
p>
…〈
fn
,然后送多路显示器中显示测量信
号中所含谐波成分及其幅值。
该方法的实现电路简单,造价低,输出阻抗低,品质因数易
于控制。但是电路较
难设计,
误差大,
对电网频率波动和电路元件参数很敏感,
使得检测出的谐波中
含
有较多的基波分量,运行损耗大。
二、快速傅立叶变换:
随着计算机和
微电子技术的发展,
开始采用傅立叶分析的方法来检测谐波和
无
功电流
,
有离散傅立叶变换(
DFT<
/p>
)和快速傅立叶变换(
FFT
)两种。这
种方法
根据采集到的一个电源周期的电流值进行计算,最终得出所需的谐波和无功电
p>
流,
它可以精确地分析和检测整数次谐波,
目前应用比较广泛,
技术也相当成熟。
但由于傅立叶变换要进行
两次变换,
计算量大,
计算时间长,
所
以检测时间比较
长。
三、瞬时无功功率理论:
1983<
/p>
年日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论,即p-q理论解决了
谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件就能实现抑制谐波和无功补偿等问
题,
p>
从而使得电力有源滤波理论由实验室的理论研究走向工作应用。
根据
该理论,
可以得到瞬时有功功率p和瞬时无功功率q,
p和q中
都含有直流分量和交流分
量。
由此可得被检测电流的基波分量,
将基波分量与总电流相减即得相应的谐波
电流。
因为该方法忽略了零序分量,
对于不对称系统,
瞬时无
功的平均分量不等
于三相的平均无功。
所以,
< br>该方法只适用于三相电压正弦、
对称情况下的三相电
路谐
波和基波无功电流的检测。
四、一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法。
根据电力系统中非正弦周期电流的分解形式,
提出了一种基于正交三角
级数
神经网络的谐波检测方法。
方法能同时检测出非正弦周期电
流中的基波分量与各
次谐波分量的幅值和相位以及有功电流和无功电流。
通过仿真实例验证,
该方法
能够把整数次谐波进行有效
分离,用相对较少的数据量达到了较高的检测精度。
在电力系
统中,
由于非线性负载的广泛应用,
向电网注入了大量的谐波电
流,
使
供电系统中的元件损耗增大,
给
电力系统中的设备运行带来很大危害。
为了防止
谐波危害系统安
全运行,
就必须确切掌握电力系统中畸变波形含有谐波的实际情
况,采取相应措施对其进行抑制或补偿。
FFT
法是当今应用得
最多的谐波检测方
法,
但
FFT
法在实际应用中存在着频谱泄漏问题,
使得算出的各次谐波精度不高。
将神经网络方法应用于电力系统谐波研究处于起步阶段,
在谐波
源辨识、
谐波预
测与测量以及电力系
统负荷预测等方面取得了一些成果。
根据非正弦周期电流的
分解
式,
提出了一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法,
本
质上是利用
三层神经网络的函数逼近性能给出了一种信号分离
(
分解
)
的方法
,
该方法能够
同时检测出非正弦周期电流中的基波分量与各次
谐波分量的幅值和相位以及有
功电流和无功电流,
具有较高的检
测精度。
所用神经网络结构简单,
激活函数采
< br>用一组正交的三角函数,算法容易实现,网络收敛速度较快。
< br>五、一种基于自适应神经元在线整定的谐波检测方法,用于电流信号处理
技术领域
。
步骤如下:将电压作为参考输入,负载电流作为原始输入,
通过实时运算
输出与负载电流基波有功分量幅值、
相位均相等的
信号,
将此信号从负载电流中
扣除后,
得到谐波和无功电流分量的总和;
同时为了提高计算的速度和精度,
对
学习速率和积分环节的进行在线整定:
通过对谐波电流的
采样值数据窗分析,
判
断谐波是否发生或突变,
在检测的初始阶段或者电流突变情况下,
学习速率先取
较大值,
再取较小值;
通过权值理论计算式可计算出权值初始值
的估计值,
从而
以优化的初始值重新进行积分。
本发明明显提高了算法速度和精度,
优化了算法
实时计
算性能。
六、基于线调频小波变换的电机故障信号谐波检测方法。
p>
线调频小波变换统一了短时
Fourier
变换和小波变换的时频分析,
并能根据
信号的特点自适应生成新
的时频窗口。
本文首次将线调频小波变换引进电力系统
的突变信
号处理中。
分析了其消噪和滤除干扰的原理;
构造了线调频小波
变换的
算法。
该算法不仅能解决消噪和滤除干扰的问题,
还能解决关于滤除整数
(
偶数
)
次和分数次谐波,并通过对电力系统突变信号处理的实例说明该算法的突出优
点。
近年来,短时
< br>Fourier
变换和小波变换在电力系统故障诊断、检测、定位、
识别以及信号消噪、
重构等方面的应用也有很大的进展。
短时
Fourier
变换
是一种使
用固定大小的时频分析窗口的
Fourier
变换,
适用于分析具有固定不变
带宽的突变信号;
小波变
换使用时间和频率轴可伸缩的长方形时频分析窗口,
适
用于分析
具有固定比例带宽
(
恒
Q
,即滤波器品质因数不变
)
的突变信号。这些使
p>
得它们在电力系统中信号处理某些方面如干扰、
偶次谐波和非整数次
谐波滤波等
的应用受到一定的限制。
因此寻找具有近似等
Q
的时频窗口的时频分析工具是非
常必要的,
它除了时间平移,
频率平移和时频拉伸外,
还应考虑矩形窗口的斜方
向的拉伸与旋转变化。
线调频小波变换满足上述要求,
使用的时频分析窗口除了时移、
频移、
尺度
变化以外,
最主要的是包含了时频窗口在时频平面上的放置以及在倾斜方向上的
尺度变化
(
拉伸
)
。
由于使用各种长方形和各种平行四边形的时频窗口,
所以线调
频小波变换可以分析具有非固定不变带宽和非固定比例带宽
(
< br>非恒
Q)
的突变信
号。
信号的消噪、滤除干扰、压缩、恢复以及故障信号检测、诊断、识别、
定位
是电力系统信号处理的主要工作,
其目的是尽可能地复原被
噪声或干扰污染的信
息源以及故障的特征和类型。
严格地讲,<
/p>
干扰和噪声是两个不同的概念。
干扰指
周
期的、有规律的误差信号
(
测量信号与真实信号的差
)
;而理论上不能预测的、
必须用概率统计刻画划
的误差信号定义为噪声。
电力系统在采样信号时,
现场存
在大量噪声和干扰信号,
严重影响了系统、
设
备监测的灵敏度和可靠性,
因此消
除干扰和滤掉噪声是电力设备
监测的一个关键技术问题。
在电力
系统中,
快速傅立叶
(FFT)
阈值滤
波法和最小均方误差
(LMS)
自适应滤
波器是最常用的用来抑制干扰和消噪方法。但是,
FFT
阈值
滤波不能消除平稳随
机型干扰,
而
LM
S
自适应滤波器收敛性能受时延、
收敛因子等参数的影响,
p>
滤波
效果不稳定,甚至有时不收敛。基于小波变换的干扰滤波器研究
不多,文[
7
]
在干扰滤波方面作了尝
试,
它将干扰信号分为脉冲型干扰、
连续周期型干扰和平
稳随机型干扰。
主要讨论连续周期型和平稳随机型干扰信号的抑制。<
/p>
仔细分析后,
文中对平稳随机型干扰即白噪声进行了基于小波变换
的分析处理,
对有色噪声未
涉及。
对连
续周期型干扰滤波论及不多,
小波变换对这类干扰应该也不是有效的。
< br>文
[
10
]
论及到连续周期型干扰滤波问题,
它提出了
3
次
B
样条小波对采样信号
进
行预处理的方法,可基本消除偶次谐波和
1.5
次以上非整数次
谐波。
The method of The Harmonics examination
The Harmonics examination
is Harmonics an important branch within
problem.
which
has
an
important
instruction
function
to
repress
Harmonics.
Is
a
power
system
analysis
and
control
a
key
job
to
the
harmonic
analysis
and the diagraph. Is also to after
electricity protection, judgment the
breakdown
order
and
break
down
a
type
etc.
work
of
important
premise.
Now
how
to accurate, quickly examine the distortion
current, voltage is the
target that
numerous domestic and international scholars
concentrate on
a research. The
Harmonics of normal measures method mainly have
three
methods:
The
Harmonics
of
measure
according
to
the
analogous
filter;
The
Harmonics of measure according to
Fourier transform; The Harmonics of
measure according to the instantaneous
reactive power.
First
、
(The
analogous filter) the earliest Harmonics
examination's
method.
The
Input
signal
sends into
a
set of
band
pass filter after
amplify.
The center frequency of filter f1
、
f2
、…
fn is
fixed. Which is for the
integral
of
run
frequency
doubly.
f1
〈
f2
…
〈
fn.
Then
send
many
manifestation in and value. This method
carries out electric circuit in
brief,
building pr the road displays diagraph signal
composition in the
Harmonics contained
ice low, output resistance is article prime
factor is easy to a control. But the
circuit is more difficult design,
the
error margin is big, to motion and circuit
component of the charged
barbed
wire
net
frequency
parameter
very
sensitive,
Make
to
there
is
more
base
frequency
in
the
Harmonics
of
examining
weight,
circulate
to
exhaust
greatly.
Second
、
FFT(Fast
Fourier transform)
Along
with
the
technical
development
of
the
calculator
and
the
micro-
electronics,
Start
to
adopting
the
method
that
the
Fourier
analysis
to
examine
Harmonics
and
reactive
current.
This
kind
of
method
according
to collect of an electric current value
of power supply period carry on
a
calculation. Finally get the Harmonics needed by
reactive current. It
can analyze by the
square time with examination integral Harmonics.
But
because
the
Fourier
transform
carries
on
two
transformation.
The
calculation has great capacity,
computing time is long, So examination
time also is longer.
Third
p>
、
(Instantaneous reactive
power)
The
Japanese
scholar
puts
forward
in
1983
of
the
moment
has
Instantaneous reactive
power theories. Then the
p-q
theories solves
Harmonics and reactive
power of the moment examine with need not keep
ability the component can carry out to
repress Harmonics and reactive
power
compensation
etc.
problem.
The
theories
research
which
makes
active
filter
the
theories
from
the
laboratory
thus
heads
for
a
work
application.
According
to
this
theories.
We
can
get
to
have
a
instantaneous
active
power
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇:常用的周界防范报警系统有哪几个?你知道吗?10.26
下一篇:《政治学十五讲》笔记