基于SRFFT算法的电力系统谐波分析的研究

【摘要】： 近年来，随着电力电子技术的广泛应用，非线性负载不断引入电力系统，造成电力系统中谐波含量急剧上升和电压波形严重“畸变”，致使电能质量下降。这些谐波给用电设备的安全可靠运行带来了极大的危害，同时对传统测量方法及常用工频仪表的使用也带来了一系列的影响。如果能够在电力系统运行前后对所有谐波参数进行准确分析，在满足电能质量谐波标准的基础上，就能有效地投运用电设备。因此，谐波分析是电力系统研究的一个重要方面。 电力系统谐波分析通常都是通过快速傅立叶变换(FFT)实现的，但是这种方法存在栅栏效应和频谱泄漏，使计算出的谐波参数即频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足准确的谐波测量要求。为了提高FFT的精度，本文在分析目前国内外各种谐波分析及测量方法利弊的基础上，提出了利用复序列加窗插值分裂基快速傅立叶变换(SRFFT)。该算法能极大地提高FFT计算的精度，从而满足谐波测量中对谐波参数的精度要求。文中给出了计算实例，实例表明该算法具有很高的计算精度，即使对于幅值较小的偶次谐波也能准确地求出其各项参数，尤其是对于提高相位计算的精度更为明显。 本文针对电力系统谐波测量的要求，设计数据采集电路。其中，运用PⅢ／800EB工控机来处理采样值，并使用并行口实现数据的快速传输。这样就大大减少测量时间，提高运算速度和抗干扰能力。为了消除频率混叠带来的误差，专门设计具有较好性能的低通滤波器和数字滤波器；由于系统频率波动性，设计有硬件电路组成的频率跟踪环节，最终实现采样周期和信号周期同步。并编写A／D转换驱动程序、控制程序和算法子程序，将它们应用于谐波测量单元，从而完成电力系统谐波分析。