摘要:介紹了當(dāng)前電力系統(tǒng)中檢測(cè)和分析諧波的幾種常用方法，對(duì)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(cè)分析方法的發(fā)展趨勢(shì)和近年來(lái)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(xiàn)插值;小波變換
 

引言
 

隨著我國(guó)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(cè)和分析網(wǎng)絡(luò)中的諧波成分是一個(gè)大家非常關(guān)心的問(wèn)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(cè)諧波的方法
 

模擬濾波器諧波檢測(cè)如圖1所示。該法原理直觀明了，成本低，但其測(cè)量精度依賴(lài)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(cè)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(shí)間來(lái)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(cè)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(guò)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(shí)具有兩個(gè)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(xiàn)修正算法文［6］提出了一種基于兩根譜線(xiàn)的加權(quán)平均來(lái)修正幅值的雙峰譜線(xiàn)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(cè)方法
 

三層小波包分解示意圖如圖2所示。單一的諧波檢測(cè)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，所以現(xiàn)在就是要集合幾種諧波檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)來(lái)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(xiàn)插值的改進(jìn)FFT有更大的應(yīng)用前景，小波包對(duì)高、低頻段進(jìn)行相同尺度的分解，提高信號(hào)分析分辨率，提供了更多的信號(hào)特征。
 

2諧波測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)
 

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(cè)方法，未來(lái)諧波檢測(cè)的主要發(fā)展趨勢(shì)為:

(1)電力系統(tǒng)受非穩(wěn)態(tài)諧波影響，諧波檢測(cè)需要逐步由穩(wěn)態(tài)諧波檢測(cè)轉(zhuǎn)向非穩(wěn)態(tài)諧波檢測(cè)。針對(duì)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(cè)量需要由確定性、慢時(shí)變性轉(zhuǎn)為隨機(jī)性、快速性以及諧波實(shí)時(shí)跟蹤，研究新的諧波特性辨識(shí)方法。

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

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

3結(jié)束語(yǔ)
 

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(shì)在必行，這必將推動(dòng)學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究新的諧波特性辨識(shí)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(cè)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(guó)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(cè)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(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，23(6):50-54．

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

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