电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测 1).pdfVIP

第32卷第2期 电工电能新技术 V01．32．No．2 2013年4月 Advanced ofElectrical and Apr．2013 Technology EngineeringEnergy 电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测 蔡 维1，何 伟2，张红川1，王建伟1 (1．华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045； 2．新疆新能信息通信有限责任公司，新疆乌鲁木齐830000) 摘要：提出了一种电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度的检测方案。根据国家标准对谐波测量 的要求和谐波分析的软硬件原理得出通过检测频率分辨率达到检测目的的方法，这需要检测仪器 是否采用谐波子组测量和矩形加权窗函数。文中根据分组的原理得出子组测量的检测方法；根据 傅里叶变换、频谱泄露和栅栏效应的原理得出频率分辨率的检测方法；根据加窗函数减少频谱泄露 的原理，通过公式推导和Matlab计算得出检测加窗算法的方法。综合以上实现电能质量分析仪频 谱分析长度的检测。并通过大量的实验验证了该检测方法的正确性和检测方案的可行性。 关键词：谐波测量；频谱分析长度；频谱泄露；窗函数；电能质量分析仪 中图分类号：TM731 文献标识码：A 文章编号：1003—3076(2013)02_0053_05 0 引言 1 谐波测量相关标准和算法原理 近年来，随着科学技术的快速发展，电力系统中 1．1谐波测量标准 涌现了大量的非线性元件，产生了较多的电能质量 根据国家标准GB／T17626．7—2008，谐波测量 问题，其中最重要的就是谐波问题，因此谐波测量的 仪器一般结构如图1所示。 准确性受到了供用电方的广泛关注。 电能质量分析仪谐波测量模块主要采用快速傅 里叶变换的方法。该算法存在栅栏效应和频谱泄露 现象…。可以通过提高频谱分辨率的办法来减小 栅栏效应，但这需要延长采样区间(即频谱分析长 度)；可以使用非矩形窗函数加权来减少频谱泄露， 但这又会降低频谱分辨率。 因此，IEc标准和国家标准均明确规定仪器谐 波测量的频谱分析长度为10个周波，且采用矩形加 权¨1。由此可见，标准强调谐波分析的频率分辨 输出3 率，同时要求仪器提高同步性能来减少频谱泄露；而 图l 谐波测量仪器一般结构 Generalstructureof instrument 不提倡采用非矩形窗函数加权来减少各种因素引起 Fig．1 measuring 的频谱泄露。 新设计的仪器通常使用离散傅里叶变换 电能质量分析仪在软硬件技术方面参差不齐。 (DFT)，本文仅考虑这种架构。图1中，输出l即为 较长的采样区间、高采样率和高同步性能对仪器硬 傅里叶变换系数，由此计算求得各谐波分量值。为 件要求很高，很多厂家做不到∞3。因此本文提出了 评估谐波，有的仪器采用了分群处理，输出2为谐波 一种检测仪器谐波测量频谱分析长度是否满足国家 子组含量值。另外还需进行平滑和综合检查的后续 标准的方法，在实际中得到了很好的应用。 收稿日期：2012m2旬7 基金项目：2012年国网项目电能质量高级分析关键技术研究及应用》 作者简介：蔡维(1962-)，男，北京籍，高级工程师，主要从事电能质量监测