电力系统谐波间谐波高精度测量方法的比较研究.pdfVIP

2007年 中南七省(区)电力系统专业委员会 湖北 11月 第二十二届联合学术年会 武汉 电力系统谐波／间谐波高精度测量方法的比较研究 曹健 林涛 (武汉大学电气工程学院， 湖北武汉430072) 摘要：间谐波是一种特殊的电力系统谐波，它大量地存在电网中。谐波／间 谐波测量的方法有很多种，所以需要对各种方法进行比较，以便充分 利用各种测量方法的特点。常用的非信号模型的快速傅立叶变换法 (FFT)无法避免因非同步采样引起频率泄漏和栅栏效应而造成的误 差。本文首先介绍了两种基于信号模型的谐波／间谐波测量方法，即 基于支持向量机算法和最小二乘法的谐波／间谐波测量方法。本文在 Matlab6．5平台中对这两种方法进行了对比研究，比较了这两种方法 的各自优缺点。实验结果表明，基于最小二乘谐波／间谐波测量法具 有测量精度高，计算时间短的优点，但其需要较长的时间窗口；而基 于支持向量机的谐波／间谐波测量方法计算精度较低，但是可以在小 样本的条件下测量谐波／间谐波。 关键词：谐波间谐波最小二乘法支持向量机 0引言 随着现代工业技术和信息产业的迅猛发展，各种电力设备对电能质量的要求日益提高。 另一方面，随着包括电力电子开关型、铁磁饱和型、电弧型等在内的非线性特性的用电设备 以及感应电动机的大量使用，电力系统谐波污染问题日益加剧。间谐波，即非整数倍基波频 率的谐波…，对电力系统的危害包括：导致波形正负半波幅值发生变化以及过零点偏移，使 采样数据或过零工作的数字继电器产生误差，甚至误操作造成事故；另外，间谐波会在变压 器电抗和电容组间激励起难以预料的谐振；当间谐波频率接近谐波或是基波频率，会引发闪 变；频率低于基频的谐波会使汽轮发电机发生转矩扭振，给变压器和感应电动机带来额外的 损耗致使其绝缘水平下降，能引起感应电动机噪声和振动，使传统滤波装置失效甚至损坏拉1。 和小波变换法等。间谐波分量往往很难确定其波形周期，因此FFT算法就无法避免因非同步 采样而引起的频率泄漏和栅栏效应而造成的误差¨1。Prony方法则对噪声比较敏感，需要先 进行消噪H-。而削小波变换测量间谐波时，由于高频部分频带比较宽导致分辨率低，无法测 量频率相近的两种频率分量哺’。 为了克服上述时频变换法的缺点，本文采用了两种基于信号模型的谐波／间谐波测量方 法。最小二乘法是函数逼近的重要方法之一，在工程技术中有广泛地应用。它按最小二乘的 原理进行拟合，其总方差或最小均方差最小，从而使得被处理的函数与预设的函数尽可能逼 Vector 近。由统计学习理论发展而来的支持向量机哺1(Support 入代价函数，将频谱估计转化为一个典型二次规划问题，目标函数为间谐波分解模型参数的 范数和代价函数之和达到最小化。本文在第一、二节简单介绍了这两种理论，并在第三、四 节阐述了利用这两种理论测量谐波／间谐波的方法，同时在第五节进行了仿真验证，比较各 自的优缺点。 l最小二乘法简介 假设曲线 52 2007年 中南七省(区)电力系统专业委员会 湖北 11月 第二十二届联合学术年会 武汉 y木(x)=∑C·纺(x) (1) 』=O 使得 2 研 玎 卅 n