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摘要:随着社会不断发展,电力系统发展水平也不断提升,电力系统谐波测量在电力系统中占据重要的位置。随着社会发展,电力生产对它的要求越来越高。本文从谐波测量方法使用技巧进行分析,阐述了其中的技术难点,帮助人们更好的使用该技术,并且分析了其在今后的发展趋势。
关键字:电力系统;谐波测量;方法
中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:
我国改革开放以来,对电力系统的重视程度越来越高,真正研究电力系统谐波测量方法是在20世纪后期。研究的中心问题是高压直流电流如何植入变流器中,使得该系统引起谐波。在70年代之后,随着科技不断发展,电力系统的研究越进步。大量的生产用电、家庭用电提高了电力系统的发展水平。技术人员不断的研究电力系统,希望将科技服务于生活而生产出的电力电子,给社会发展和生产带来了极大的帮助,丰富人们的生活并提高生活水平。
一、电力系统谐波测量的基本要求
该系统基本要求是根据我国颁布的《电能质量公用电网谐波》要求,制定出谐波测量的方法以及数据研究。在法定的范围内研究技术,提高了技术研究水平。该技术研究方法要求具有较强的动态跟踪能力,能够对数据进行分析处理,将类似的数据进行整合,提高测量精准度。为了提高测量的精准度,需要在系统中制定出精密的测量值,该测量值为噪音、杂波等城市声源做出恒定值,超出该范围值的声波,会出现自动报警,提高防御能力。系统加入鲁棒技术,鲁棒的性能比较好,系统运行不顺畅或者出现异常运行时,它都能够准确的测量出谐波值,提高系统运行效率。从实践中发现,该谐波测量需要满足性价比要求,需要降低实践代价。生产中,应该根据具体问题具体分析,提高应用要求水平,努力提高资源性价比,满足系统谐波需要。
二、电力系统谐波测量方法
(一)带通选频方法
使用该方法测量时,需要事前准备一些窄带滤波器,这些窄带滤波器根据实际的谐波等级,会自动分量处理。每一个级别的谐波,对应的分量位置也不尽相同,该方法能够准确的检测出每个层次的谐波含量。该方法一直备受电气行业推崇,它的操作过程比较简单,使用原理也通俗。使用起来非常方便,容易掌握。但是,该设备结构比较复杂,系统组建元件比较多。如果在实际应用中,不小心丢弃了一个零部件,将很难在市场上买到合适的元件。这些元件参数值非常精准,相差几毫米都无法达到满足,设备也将无法启动。设备在投入使用中,它的环境变化对测量的准确度也有影响。一般而言,影响最大的是温度和湿度,这是实验最难避免的客观因素,技术人员很难进行控制,而且设备的适应力比较差。
(二)快速傅立叶转化法
该方法的基本原理也比较简单,主要是将离散傅立叶转换成快速的傅立叶,其过渡实现一步到位,比较简单、实用。而且实现该过程自动化,技术人员只要提供参数值,系统会根据输入的数据转化运行,提高转化正确率。该方法有诸多优势,其实现功能较多,计算数据的精准度高,使用起来也非常方便,它是目前电气行业使用最广泛的方法之一。转化过程需要进行二次变换,这些堆积的数据非常混乱,连续性也不强,数据之间的融通度也比较弱,想要将这些数据进行分类整合,它的计算量非常大,计算时间也会非常长,这是该方法的弱势。数据庞大,计算时间被推移,时效性自然会下降。采样的过程中,如果发现采样信号和信号频率不一致,常常会出现栅栏效应以及频谱泄漏效应。该效应严重影响了计算机计算的精准度,大量的幅值和相位结果都不准确,尤其是相位的差值非常明显,计算结果达不到要求。为了提高计算精准度,很多学者开始改进原先的计算方法,尽量的减少在计算中出现频谱泄漏现象,从而提高了精准度。当前,应对频谱泄漏主要有三种方式:
第一种是频率法。频率法主要针对“采样修正理想”修正步骤而言,通过收集每个样点进行修正,得出最终的理想采样数值,修正的计算公式为:x(n)= n+ n/N{X(n)一 (n+N)},其中,n=0、1、2、3、4……。N的值可以根据计算量的大小选择合适的值计算,这种计算方法比较灵活,而且计算量也相对少一些,计算过程中不需要加入任何的硬件设备,只要通过在线计算就可以测量出高度精准的数值,使得泄漏量减少为50%。
第二种方法是插值算法。该插值算法利用加窗的方式对FFT算法步骤进行修正。修正过程有效的避免了谐波干扰,避免城市中的噪音干扰以及一些杂音干扰等等,从而净化了测量环境。实验的精准度因此被提高,使用到的相位数值和幅值都得到了保障,降低泄露频率。计算中时常用到的函数窗为:布莱克曼窗、矩形窗、哈里斯窗、海宁窗等等。在实际的测量中,最常选用矩形窗插值计算方法以及海宁窗插的计算方法,这两种方法计算步骤比较简单,计算过程也比较方便,只要根据公式进行计算便可:
海宁的计算方程式也比较简单:
通过以上的计算方式,就可以提高精准度。使得幅值和相位数据得到保障,进而提高系统运行效率。
第三种方法为信号同步计算法。该方法主要借助数字信号,通过信号输出的频率高低进行模拟计算,相同的频率会得出相近的计算结果。该计算方法适用性比较强,使用原理也比较简单,在电气系统中时常被推行使用。以上的三种方法各有优势,计算过程中如果可以整合三种计算方法的优势,摒弃其劣势,最终会取得最优的计算方法。
(三)小波分析法
小波分析法主要使用于布局变化的数据计算,一般的谐波检测如果保障了足够的电力,检测结果一般都准确。计算前期,只要提高对谐波的管理,使得数据在同一个框架内,那么该计算方法会比较简单一些,而且也比较实用。在对谐波电流控制时,需要进行动态抑制电压,此时可以不需要获得分层次的谐波分量,只需要检测其中的电流流量就可以计算出諧波数值。但是,该方法也存在劣势,对哪种情况下出现谐波最高点,该方法不能进行定位。小波变换在实际计算中,可以综合时域和频域,使得这两个域值范围变大,满足局部部件的需求。在小波数值转化时,需要对谐波信号进行分析,从而获得信号停留点,方便获取时间信息。小波在信号频率干扰下,会出现不同的波形,这些波形投影到刻度上,会表现出明显的谐波信号特点,有高频特点、奇异高次特点等等。这些特点为谐波分析提供了依据。技术人员只要根据这些谐波便可计算出最终的数值。
(四)基于瞬时无功功率的谐波测量
该测量方法最初由日本学者通过实验总结得出,该方法解决了无功功率短暂时间检测和谐波瞬时检测,不能准确扫描元件信号问题,无法实现无功补偿等问题。该方法被应用于工业生产中,推动了社会生产力发展。根据理论,p是瞬时有功功率,q是瞬时无功功率,p和q之间有着巨大的交流分量以及直流分量,当p=p1+p2,q1=q1+q2,其中q1和p1代表的是直流分量,剩下是交流分量。通过分量计算就可以得出最终的谐波电流。该检测方法适合于复杂的检测过程,检测的结果比较精准。
结束语
随着科技不断发展,谐波的测量发展趋势良好,它的市场前景非常宽阔。由之前的定值谐波转化成变化的谐波动态,实现了暂态谐波跟踪转化。这是科技进步的体现,它将更好的提高社会生产率,实现资源一体化控制。高精准度的测量方法,为谐波特性研究提供了依据,奠定技术基础,推动电气业快速发展。
参考文献
[1]毕会静,赵书强.电力系统谐波测量方法[J].电气时代,2005(10)
[2]肖雁鸿,毛筱.电力系统谐波测量方法简述[J].青海大学学报:自然科学版,2005(1)
[3]张一斌,王小华.基于神经网络的电力系统谐波测量方法研究[J].湖南大学学报:自然科学版,2005(6)
[4]易清华,段哲民.基于小波变换的电力系统谐波测量方法[J].计测技术,2006(6)
关键字:电力系统;谐波测量;方法
中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:
我国改革开放以来,对电力系统的重视程度越来越高,真正研究电力系统谐波测量方法是在20世纪后期。研究的中心问题是高压直流电流如何植入变流器中,使得该系统引起谐波。在70年代之后,随着科技不断发展,电力系统的研究越进步。大量的生产用电、家庭用电提高了电力系统的发展水平。技术人员不断的研究电力系统,希望将科技服务于生活而生产出的电力电子,给社会发展和生产带来了极大的帮助,丰富人们的生活并提高生活水平。
一、电力系统谐波测量的基本要求
该系统基本要求是根据我国颁布的《电能质量公用电网谐波》要求,制定出谐波测量的方法以及数据研究。在法定的范围内研究技术,提高了技术研究水平。该技术研究方法要求具有较强的动态跟踪能力,能够对数据进行分析处理,将类似的数据进行整合,提高测量精准度。为了提高测量的精准度,需要在系统中制定出精密的测量值,该测量值为噪音、杂波等城市声源做出恒定值,超出该范围值的声波,会出现自动报警,提高防御能力。系统加入鲁棒技术,鲁棒的性能比较好,系统运行不顺畅或者出现异常运行时,它都能够准确的测量出谐波值,提高系统运行效率。从实践中发现,该谐波测量需要满足性价比要求,需要降低实践代价。生产中,应该根据具体问题具体分析,提高应用要求水平,努力提高资源性价比,满足系统谐波需要。
二、电力系统谐波测量方法
(一)带通选频方法
使用该方法测量时,需要事前准备一些窄带滤波器,这些窄带滤波器根据实际的谐波等级,会自动分量处理。每一个级别的谐波,对应的分量位置也不尽相同,该方法能够准确的检测出每个层次的谐波含量。该方法一直备受电气行业推崇,它的操作过程比较简单,使用原理也通俗。使用起来非常方便,容易掌握。但是,该设备结构比较复杂,系统组建元件比较多。如果在实际应用中,不小心丢弃了一个零部件,将很难在市场上买到合适的元件。这些元件参数值非常精准,相差几毫米都无法达到满足,设备也将无法启动。设备在投入使用中,它的环境变化对测量的准确度也有影响。一般而言,影响最大的是温度和湿度,这是实验最难避免的客观因素,技术人员很难进行控制,而且设备的适应力比较差。
(二)快速傅立叶转化法
该方法的基本原理也比较简单,主要是将离散傅立叶转换成快速的傅立叶,其过渡实现一步到位,比较简单、实用。而且实现该过程自动化,技术人员只要提供参数值,系统会根据输入的数据转化运行,提高转化正确率。该方法有诸多优势,其实现功能较多,计算数据的精准度高,使用起来也非常方便,它是目前电气行业使用最广泛的方法之一。转化过程需要进行二次变换,这些堆积的数据非常混乱,连续性也不强,数据之间的融通度也比较弱,想要将这些数据进行分类整合,它的计算量非常大,计算时间也会非常长,这是该方法的弱势。数据庞大,计算时间被推移,时效性自然会下降。采样的过程中,如果发现采样信号和信号频率不一致,常常会出现栅栏效应以及频谱泄漏效应。该效应严重影响了计算机计算的精准度,大量的幅值和相位结果都不准确,尤其是相位的差值非常明显,计算结果达不到要求。为了提高计算精准度,很多学者开始改进原先的计算方法,尽量的减少在计算中出现频谱泄漏现象,从而提高了精准度。当前,应对频谱泄漏主要有三种方式:
第一种是频率法。频率法主要针对“采样修正理想”修正步骤而言,通过收集每个样点进行修正,得出最终的理想采样数值,修正的计算公式为:x(n)= n+ n/N{X(n)一 (n+N)},其中,n=0、1、2、3、4……。N的值可以根据计算量的大小选择合适的值计算,这种计算方法比较灵活,而且计算量也相对少一些,计算过程中不需要加入任何的硬件设备,只要通过在线计算就可以测量出高度精准的数值,使得泄漏量减少为50%。
第二种方法是插值算法。该插值算法利用加窗的方式对FFT算法步骤进行修正。修正过程有效的避免了谐波干扰,避免城市中的噪音干扰以及一些杂音干扰等等,从而净化了测量环境。实验的精准度因此被提高,使用到的相位数值和幅值都得到了保障,降低泄露频率。计算中时常用到的函数窗为:布莱克曼窗、矩形窗、哈里斯窗、海宁窗等等。在实际的测量中,最常选用矩形窗插值计算方法以及海宁窗插的计算方法,这两种方法计算步骤比较简单,计算过程也比较方便,只要根据公式进行计算便可:
海宁的计算方程式也比较简单:
通过以上的计算方式,就可以提高精准度。使得幅值和相位数据得到保障,进而提高系统运行效率。
第三种方法为信号同步计算法。该方法主要借助数字信号,通过信号输出的频率高低进行模拟计算,相同的频率会得出相近的计算结果。该计算方法适用性比较强,使用原理也比较简单,在电气系统中时常被推行使用。以上的三种方法各有优势,计算过程中如果可以整合三种计算方法的优势,摒弃其劣势,最终会取得最优的计算方法。
(三)小波分析法
小波分析法主要使用于布局变化的数据计算,一般的谐波检测如果保障了足够的电力,检测结果一般都准确。计算前期,只要提高对谐波的管理,使得数据在同一个框架内,那么该计算方法会比较简单一些,而且也比较实用。在对谐波电流控制时,需要进行动态抑制电压,此时可以不需要获得分层次的谐波分量,只需要检测其中的电流流量就可以计算出諧波数值。但是,该方法也存在劣势,对哪种情况下出现谐波最高点,该方法不能进行定位。小波变换在实际计算中,可以综合时域和频域,使得这两个域值范围变大,满足局部部件的需求。在小波数值转化时,需要对谐波信号进行分析,从而获得信号停留点,方便获取时间信息。小波在信号频率干扰下,会出现不同的波形,这些波形投影到刻度上,会表现出明显的谐波信号特点,有高频特点、奇异高次特点等等。这些特点为谐波分析提供了依据。技术人员只要根据这些谐波便可计算出最终的数值。
(四)基于瞬时无功功率的谐波测量
该测量方法最初由日本学者通过实验总结得出,该方法解决了无功功率短暂时间检测和谐波瞬时检测,不能准确扫描元件信号问题,无法实现无功补偿等问题。该方法被应用于工业生产中,推动了社会生产力发展。根据理论,p是瞬时有功功率,q是瞬时无功功率,p和q之间有着巨大的交流分量以及直流分量,当p=p1+p2,q1=q1+q2,其中q1和p1代表的是直流分量,剩下是交流分量。通过分量计算就可以得出最终的谐波电流。该检测方法适合于复杂的检测过程,检测的结果比较精准。
结束语
随着科技不断发展,谐波的测量发展趋势良好,它的市场前景非常宽阔。由之前的定值谐波转化成变化的谐波动态,实现了暂态谐波跟踪转化。这是科技进步的体现,它将更好的提高社会生产率,实现资源一体化控制。高精准度的测量方法,为谐波特性研究提供了依据,奠定技术基础,推动电气业快速发展。
参考文献
[1]毕会静,赵书强.电力系统谐波测量方法[J].电气时代,2005(10)
[2]肖雁鸿,毛筱.电力系统谐波测量方法简述[J].青海大学学报:自然科学版,2005(1)
[3]张一斌,王小华.基于神经网络的电力系统谐波测量方法研究[J].湖南大学学报:自然科学版,2005(6)
[4]易清华,段哲民.基于小波变换的电力系统谐波测量方法[J].计测技术,2006(6)