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基于插值FFT算法的电力系统谐波分析.pdf

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电能质⋯ 基于插值算法的电力系统谐波分析 快速傅里叶变换在非同步采样时存在较大的误差,无波测量要求。插值算法可以消除栅栏效应 一「 『’, 法直接用于电力系统谐波分析。详细介绍了一种基于五项引起的误差,加窗函数的方法可以消 ,。 ·‘”” 窗插值算法的谐波参数估计新方除频谱泄漏引起的误差为了提高 法,利用电磁暂态仿真程序建立一个实际的算法的精度,等人提出了一 ’ 工业电力系统仿真模型,对系统的谐波电流进行了种插值算法对的计算结果进行修 仿真。针对其不同程度的频谱泄漏,分别采用和所提正,有效地改善了谐波幅值尤其是谐波相 出的五项·班窗插值两种算法对位的估计精度,但该算法在计算某次谐波 次谐波参数估计值进行对比分析。实验结果表明,该算法参数的时候,对临近谐波缺少抗干扰能 较算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显力。在此基础上,利用海宁 提高。窗减少泄漏,进一步提高了计 『 度”〕。通插法对窗函的 胡振华王海滨陈蓉芳孙树平陈洁西华大学电气信息学院算精常值算数 要求是主瓣宽度小,旁瓣幅值衰减快。 盯对各种窗函数的性能进行了比 , 近几年电力公司为改功因数「’,一 善率较结论是窗在旁瓣幅 , 而大量增加使用电容器组工业界为提。 值一定时具有较小的主瓣宽度 的可和而泛用电一‘」 高系统靠性效率广使力提出的四项川窗较好 , 电子变流器这两种趋势使谐波对电力, 地满足了上述两个条件但是由于未严格 川。 系统的危害越发加大所以对电网中, 满足线性相位要求谐波参数尤其是相位 , 的谐波含量进行实时测量确切掌握电。一 的估计精度较低五项 , 网中谐波的实际状况对于防止谐波危一, 窗旁瓣衰减约为可进一步抑制 ,。 害维护电网的安全运行是十分必要的,。 泄漏提高谐波参数的估计精度 电力系统的谐波分析通常是通过快 本文首先对其他文献中较少提到的五 ’, 速傅里叶变换实现的傅里叶变换一 项山窗插值算法进 方法作为经典的信号分析方法具有正交、, 胡振华行了详细的分析推导然后建立了一个 完多优点,而且有这样的 备等许像实际的工业电力系统的仿 〔。, 快速算法然而在数据采集时由于,, 真模型对谐波电流进行仿真最后对谐 实际电网频率通常在工频附近波动,即 关键娜波电流采用和本文提出的五项 , ·使采样频足了奎斯特样定理 电力系统率满奈采窗插值两种算法分别 一 ’〕。 ·也很难保证对信号的同步采样, 谐波分析求出了次谐波参数的估计值并进行 ‘川, ·存在泄漏现象和栅栏效应使算出。 五项窗旋物。”对比分析实验结果表明该算法与算 , 插值算法·的信号参数即频率幅值和相位不准尤法相比具有很高的计算精度。 , ·其是相位误差很大无法满足准确的谐 五项余弦窗的特性 , 四川省教育厅自然基金重点项目一 五项窗实质上是 西华大学人才引进项目,西华大学学科 项系数余弦窗。余弦窗的一般表达式为 建设项目一 ·· ⋯喀息另‘习电力电气年第卷第期 ©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 基于插值算法的电力系统谐波分析一电能质 、二艺一、「二一」期,二,所以二‘二二。,,护一占、一功,, ·、。 二⋯一其中。二呱信号二。经过采样并于五项余 几二一弦窗截断后得 ,。 式中表示余弦窗的项数二。功、二,,⋯,一 为了使余弦窗具有线性相位特性及满足插值式中,为采样点数。 ,、‘ 计算的需要对系数有如下限制艺一气的变换为,‘,根据信号傅里 二艺二,,⋯,一。二时,就是叶变换频域卷积定理〔’。的变换为 。二。,二 且足·’“二二·’了、·’‘“一” 矩形窗当满条件‘”,二,‘, ,二,二,二丁 。、、一叨。卯。, 一,即为五项一窗’〕。所以 一。一、、勺产、少尹、 一」 窗的窗函数表达式为 ‘设谐波信号采样序列对应的离散频点为 、二艺一、「二一 。占。二 ,,,,吠 ⋯二⋯一 ,,,感占。, 一式中为正整数在实际应用中 窗的变换为 ,占。,二人。 “一一一一般比较大而且选择和 、,二『、。」〔“、 二。 ,来定义频率偏移考虑到一般取值 式中、二。艺「一二 比较大,多。二二占,二,占,二刀二一, 一、二一〕 ·由此可得 艺二⋯ ,‘叨二。七,二占。·,占”“ ,」一“一赞 式中与二。”,为矩形窗的 占占乙占二占。一各· ,、二、之熟 其中砰腼为矩形窗 占·一占·一占 的幅度函数。 ,“’路二、、。赞、。二占,·、,占。十 一 基于五项川窗的插值占立十‘占几十‘占二十占氮‘占之‘占,占 ···· 算法〔二占。一占几一占几一占一占、 为不失一般性,设第次谐波信号表达式为一占,〕 。二。,‘,