基于傅里叶变换的电力谐波改进测量方法研究

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随着可再生能源、智能电网的发展,非线性负载大量集成使用,电力系统遭受的谐波污染愈发严重。精确估计谐波电参量是使得电力设备安全、正常工作的前提,有助于降低发生不良影响的可能性,如何保证电力谐波电参量的测量准确度被受到广泛关注。在众多测量方法中,基于DFT的方法由于具有效率和估计准确度高、容易应用等优点得到广泛关注和使用,但因为加窗截断和非同步采样等问题,直接计算将因栅栏效应以及频谱泄漏产生误差,导致测量准确度降低。目前基于DFT的校正测量算法主要有插值校正和相位差校正的方法。针对Hanning窗单峰谱插值法,本文改进了插值修正公式,并在第一次校正后作频率补偿以获得近似于同步采样的新离散序列,加汉宁窗再次插值校正,提高频率估计的精度。同时对新离散序列加平顶窗函数直接求解幅值和相位,提高电参量估计准确度。对于不同谐波分量间的谱泄漏干扰,传统的插值校正和相位差校正法都在推导过程中忽略。针对该问题,本文提出另一种改进插值方法。通过加sine窗函数插值校正,利用当前估计结果在某分量上减去其他谐波的长程谱泄漏干扰,再次插值校正,循环迭代若干次,逐次提升电参量的估计准确度。在缩短采样时窗的情况下仍然具有较高的测量准确度。针对相位差算法,本文也考虑不同分量间的谱泄漏干扰提出改进,作循环迭代校正估计电参量,使得电参量估计准确度逐次提高。梳理了改进的相位差校正算法步骤,推导了改进校正公式,实现较高的测量精度。最后对以上改进方法分别在不同环境下仿真分析比较,验证上述改进方法的估计精度。实验结果表明,上述改进算法改善了传统算法的谐波电参量估计精度,具有一定价值。
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