基于準(zhǔn)同步采樣算法的動(dòng)態(tài)諧波分析方法研究.pdf

1、諧波分析是研究分析諧波問題的重要環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)諧波的準(zhǔn)確分析為電能計(jì)量與電能質(zhì)量分析、故障診斷、電力諧波抑制與補(bǔ)償?shù)忍峁┛茖W(xué)依據(jù)。由于各種非線性干擾使諧波具有了明顯的動(dòng)態(tài)特性，現(xiàn)廣泛采用的加窗插值快速傅里葉變換(windowed interpolation fast Fourier transform，WIFFT)算法在計(jì)算動(dòng)態(tài)諧波參數(shù)時(shí)存在準(zhǔn)確度不高、噪聲抑制能力差等不足。因此，研究準(zhǔn)確度高、噪聲抑制能力強(qiáng)的動(dòng)態(tài)諧波分析算法，將其在L

2、abVIEW中實(shí)現(xiàn)，對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)諧波的準(zhǔn)確測(cè)量具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文研究基于準(zhǔn)同步采樣算法(quasi-synchronous sampling algorithm，QSSA)的動(dòng)態(tài)諧波分析方法，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　首先，對(duì)比分析了常用諧波測(cè)量算法的優(yōu)缺點(diǎn)。介紹了QSSA的基本原理，該算法通過數(shù)值積分和迭代運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(hào)局部頻譜的計(jì)算，通過適當(dāng)增加采樣周期數(shù)與迭代次數(shù)，來減小同步偏差對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度

3、的影響。
　　其次，根據(jù)QSSA實(shí)現(xiàn)過程中需要進(jìn)行數(shù)值積分的特點(diǎn)，研究并推導(dǎo)了基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波分析算法，建立了基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波測(cè)量實(shí)現(xiàn)流程，對(duì)比研究了WIFFT算法和QSSA的時(shí)間復(fù)雜度。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了基于QSSA的頻率方差理論式。基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波算法的時(shí)間復(fù)雜度僅與采樣點(diǎn)數(shù)有關(guān)，當(dāng)采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)相同時(shí)，基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波算法執(zhí)行過程中所需加法次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于WIFFT算法所需加法次數(shù)，乘法次數(shù)多于WIF

4、FT算法所需乘法次數(shù)，但基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波分析算法大大提高了諧波測(cè)量準(zhǔn)確度。
　　隨后，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了基于QSSA動(dòng)態(tài)諧波分析算法與WIFFT算法的測(cè)量準(zhǔn)確度以及抗噪性。本文選取了被廣泛應(yīng)用的基于4項(xiàng)3階Nuttall窗(four-item and third-order of Nuttall window,NW4-Ⅲ)、Hanning窗和Hamming窗的插值FFT算法作對(duì)比，仿真分析了基波頻率波動(dòng)、白噪聲影響等不同

5、情況下的諧波測(cè)量結(jié)果。仿真結(jié)果表明:本文所研究的基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波分析算法的準(zhǔn)確度高于加NW4-Ⅲ、Hanning窗和Hamming窗的插值FFT算法，能準(zhǔn)確測(cè)量諧波參數(shù)，且有很好的抗噪性。
　　最后，本文利用虛擬儀器LabVIEW平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了所提出的基于QSSA的動(dòng)態(tài)諧波測(cè)量算法，并根據(jù)GB/T19862-2005、DL/T1028-2006和GB/T15945-2008的要求設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)諧波測(cè)量校準(zhǔn)方案。開展了頻率，幅