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基于SRFFT算法的电力系统谐波分析的研究

赵永秀  
【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。


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