DFT滤波器组在电力系统间谐波测量中的应用研究

【摘要】：电力系统中半导体装置大量使用。由于这些器件的非线性负荷特性导致谐波的污染越来越严重,因而电力系统中存在大量的间谐波,这些间谐波所造成的危害日益引起人们的重视。研究表明,间谐波电压必须限制到足够低的水平。谐波的研究是电能质量领域的一个重要课题,研究领域包括谐波源分析、检测技术以及消除策略。 在运用FFT分析谐波和间谐波时,FFT算法存在频谱泄露的现象。因此快速傅立叶算法直接用于电力系统间谐波分析时存在较大误差。本文分析了FFT误差较大的原因,并给出了用于间谐波分析的分析窗宽度,在采样时间为10倍工频周期的基础上,提出了基于Hanning窗的间谐波的幅值,频次和相位的计算方法。但由于FFT算法存在频谱泄露和栅栏效应,故本文重点研究了利用离散傅立叶变换(DFT)滤波器组来检测电力系统间谐波的方法。该方法能够在时域和频域内检测间谐波成分,对于长时间观测谐波比较理想,并且有效克服了加窗FFT算法的缺点和不足。基于DFT滤波器组的电力系统间谐波检测方法,其理论基础是多抽样率数字信号处理技术,其中DFT滤波器组与窄带FIR数字滤波器的设计是关键。窄带FIR数字滤波器要求在频域上有陡峭的过渡带,因此用传统的方法设计出来,阶数偏高,运算量大,延时大,不能满足要求。本文用多抽样率数字信号处理技术实现了此窄带低通FIR滤波器,并在此基础上实现了DFT滤波器组,最后对基于DFT滤波器组的电力系统间谐波检测方法进行了仿真实验,实验结果表明该检测方法具有较高精度。