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随着经济的高速发展,电力系统中非线性负载不断增加,结构也变得越来越复杂,导致了谐波问题更加突出,从而对电力系统的安全、稳定运行构成了很大的威胁,因此深入地对谐波问题进行研究,消除谐波污染,把谐波控制在允许的范围内,就具有非常重要的意义。
谐波治理的前提是需要了解谐波发生的时刻、持续的时间以及各次谐波的含量,即需要进行谐波的检测;而谐波检测的基础是合理有效的谐波检测方法。
首先,本文详细阐述了目前常用的几种谐波检测法,并进行比较分析,针对目前在进行谐波检测时存在频谱泄漏、栅栏现象以及分析运算量较大等问题,采用了一种新的基于FFT和小波包变换的新的综合谐波检测方法。本方法先利用傅立叶变换优秀的幅频特性,对含有的谐波分量进行识别,再利用小波包优秀的时频特性,对谐波发生和结束的时刻进行准确定位,这样不仅得到了比较准确的总谐波畸变率,还得到精确的各次谐波含有率,为谐波的综合治理,提供了准确有效的谐波分量数据。
其次,运用功能强大的MATLAB对本文采用的综合谐波检测方法进行仿真,将仿真结果与目前常用的检测方法的仿真结果进行了比较,验证了本方法对谐波检测的有效性,并以此为理论基础,对电力系统谐波检测装置的软硬件进行了设计。在硬件设计中,以ARM+DSP的双核构架为核心,设计了信号变换电路、信号调理电路、数据采集电路、数据存储电路以及HPI通信电路;在软件设计中,采用模块化的思想,设计了FFT运算和小波包分解与重构等算法的软件模块,便于了程序的调试与修改,并给出相应的软件流程图;在软硬件设计的同时,采用了多种抗干扰措施,提高了谐波检测装置运行的可靠性。
最后,本文将综合谐波检测法的检测误差与国家标准中规定的允许误差相比较,表明本谐波检测装置具有一定的检测精度,从而完成了一种高精度的谐波检测装置的研究。