全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用.pdf

总第49卷第559期电测与仪表Vol.49No.559
2012年第7期ElectricalMeasurement&InstrumentationJul.2012

全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用

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曹浩,刘得军,冯叶,苑赫,黄东
（1.中国石油大学，北京102249；2.河南省信阳供电公司，河南信阳464000；
3.渤海石油装备制造有限公司石油机械厂，河北任丘062552）

摘要：分析了传统FFT和全相位FFT（apFFT）谱分析的原理和区别，说明了全相位FFT谱分析方法在电力系统谐
波检测方面的优势。根据apFFT谱分析方法的相位不变特性可以精确地得到各个谐波的相位，再利用全相位时
移相位差校正法获取各个谐波的频率和幅值。文中详细说明了采用目前在电力系统比较流行的基于Cortex-
M3内核的STM32芯片对该算法进行设计与实现，测量所得结果准确度较高。该方案对电力系统谐波检测有一
定参考价值。
关键词：谐波检测；时移相位差法；apFFT；STM32
中图分类号：TM933文献标识码：B文章编号：1001-1390（2012）07-0024-05

ApplicationoftheAll-phaseTime-shiftPhaseDifferenceMethodinthePower
HarmonicDetection

11232
CAOHao,LIUDe-jun,FENGYe,YUANHe,HUANGDong
（1.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China.2.HenanXinyangPowerSupplyCompany,Xinyang
464000,Henan，China.3.PetroleumMachineryFactoryofBohaiPetroleumEquipmentManufacturingCo.Ltd.，
Renqiu062552,Hebei,China.）

Abstract：ThisarticleanalyzesprinciplesanddifferencesbetweentraditionalFFTandall-phaseFFT（apFFT）
spectrumanalysis,andillustratestheadvantageofall-phaseFFTspectrumanalysismethodinpowersystem
harmonicdetection.Accordingtoitscharacteristicsofphaseinvariance,apFFTspectrumanalysismethodcould
calculatethephaseofeachharmonicaccurately.Thenitappliesall-phasetime-shiftphasedifferencemethodto
obtainthefrequencyandamplitudeofeachharmonic.ThispaperintroduceshowtousetheSTM32chipwhichis
basedontheCortex-M3kernelandispopularlyusedinthecurrentpowersystemtoimplementthisalgorithm.The
resultsarehighaccuracyandthisprogramhassomepracticalvaluereferenceinpowersystemharmonicdetection.
Keywords:harmonicdetection,time-shiftphasedifferencemethod,apFFT,STM32

0引言号的频率、幅值、相位有大致地了解。但是传统的傅里
目前，现场采用的电力设备实际工作时都不可避叶变换不可避免地存在频谱泄露，再加上栅栏效应的
免地会产生谐波。这些谐波会导致原始信号的失真，影响，所得结果误差很大，必须用算法加以修正。
同时还会产生很强的电磁干扰，对整个电力系统形成JainV.K最早提出了利用矩形窗对传统FFT进行插值修
很大的威胁电力系统谐波是衡量电能质量的一项重[1]
。正的算法。目前比较流行FFT修正算法有双峰谱线插
要指标，因此对电网中谐波的情况进行准确的分析是[2][3]
值算法和全相位FFT（apFFT）算法。双峰谱线插值算
非常有必要的。现代谐波的检测方法种类很多，并且
法是对以往单峰谱线插值算法的改进，apFFT算法无
都日趋成熟。主要有以下几种：基于瞬时无功功率理
论是在相位的精确性和抗噪能力上都优于双峰谱线插
论的检测方法、自适应谐波检测方法、基于人工神经
值算法[4]当检测环境恶