CN109307800A - 一种电网总谐波检测方法 - Google Patents

一种电网总谐波检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109307800A
CN109307800A CN201811007690.8A CN201811007690A CN109307800A CN 109307800 A CN109307800 A CN 109307800A CN 201811007690 A CN201811007690 A CN 201811007690A CN 109307800 A CN109307800 A CN 109307800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
harmonic
power grid
voltage signal
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811007690.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李世华
徐锡军
黄佳佳
张玉林
任永保
王光希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI CHINT POWER SYSTEMS CO Ltd
Original Assignee
SHANGHAI CHINT POWER SYSTEMS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI CHINT POWER SYSTEMS CO Ltd filed Critical SHANGHAI CHINT POWER SYSTEMS CO Ltd
Priority to CN201811007690.8A priority Critical patent/CN109307800A/zh
Publication of CN109307800A publication Critical patent/CN109307800A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G01R23/167—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters with digital filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电网总谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用滤波器一消除电网相电压采样信号的直流偏置，获取电压信号；利用滤波器二滤除电网相电压采样信号的谐波电压信号，获取基波电压信号；将电压信号减去基波电压信号，获取谐波电压信号；计算得到基波电压有效值RMSfund；计算得到谐波电压有效值RMSharm；计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THDv，THDv＝RMSharm/RMSfund×100％。本发明可以实时计算电网总谐波，同时保证较小的MCU计算负荷。本发明涉及的算法，计算简单、资源占用少、精度高、实时性好，同时可以消除采样信号零点偏置对计算结果的影响。

Description

一种电网总谐波检测方法
技术领域
本发明涉及一种新的总谐波计算方法，可应用于三相或单相电网***总谐波检测。
背景技术
在三相电网***中，由于各相负载不平衡以及非线性用电设备的存在等因素，会产生大量的谐波电流。谐波的产生降低了发电、输电及用电设备的效率，同时还会引起公用电网中局部的并联谐振或串联谐振，从而进一步引起谐波放大，使上述的危害增加。为及时发现电网运行中的安全隐患，需要在线实时监测电网谐波。
在数字化处理***中，针对谐波的计算方法有傅里叶变换、小波分析等，以上方法有计算过程复杂、消耗资源过多等问题。在实际的应用***中，由于受成本、复杂性等因素限制，所选择的MCU如DSP、ARM等，其自身资源及运算能力往往有限，从而导致上述谐波计算方法难以得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种实时计算电网总谐波的方法，同时保证较小的MCU计算负荷。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种电网总谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、利用滤波器一消除电网相电压采样信号的直流偏置，获取电压信号；
步骤2、利用滤波器二滤除电网相电压采样信号的谐波电压信号，获取基波电压信号；
步骤3、将步骤1得到的电压信号减去步骤2得到的基波电压信号，获取谐波电压信号；
步骤4、计算步骤2获得的基波电压信号的有效值，得到基波电压有效值RMSfund；
步骤5、计算步骤3得到的谐波电压信号的有效值，得到谐波电压有效值RMSharm；
步骤6、计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THDv，THDv＝RMSharm/RMSfund×100％。
优选地，步骤1中所述滤波器一为二阶广义积分器一式中，s表示复数变量，k1表示增益系数，ωn表示电网电压角频率。
优选地，步骤1中所述电压信号为：式中，Vfund表示基波电压峰值，t表示采样时刻，ωn表示电网电压角频率，θfund表示基波电压相位，k表示谐波最高阶数，表示第i次谐波电压峰值，表示第i次谐波电压相位。
优选地，步骤2中所述基波电压信号为Vfund sin(ωnt+θfund)。
优选地，步骤3中所述谐波电压信号为
优选地，步骤2中所述滤波器二为二阶广义积分器二式中，s表示复数变量，k2表示增益系数，ωn表示电网电压角频率。
本发明可以实时计算电网总谐波，同时保证较小的MCU计算负荷。本发明涉及的算法，计算简单、资源占用少、精度高、实时性好，同时可以消除采样信号零点偏置对计算结果的影响。
附图说明
图1为包含基波、谐波、直流偏置的电网电压信号波形图；
图2为二阶广义积分器一的Bode图；
图3为包含基波、谐波的电网电压信号波形图；
图4为二阶广义积分器二的Bode图；
图5为基波电压信号波形图；
图6为谐波电压信号波形图；
图7为三相电网***相电压总谐波检测示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应当注意的是：本发明所述电网***包括但不限于三相电网***、单相电网***、风力发电并网***、储能***；本发明所述总谐波包括但不限于电压总谐波、电流总谐波。
通常电网相电压采样信号V包含：基波电压信号、谐波电压信号以及采样电路产生的直流偏置。其波形如图1所示，可以用式(1)描述：
式(1)中：
Vfund为基波电压峰值；ωn为电网电压角频率；t为采样时刻；θfund为基波电压相位；为第i次谐波电压峰值；为第i次谐波电压相位；k为谐波最高阶数，通常k≤60；Voffset为电压信号直流偏置。
相电压总谐波THDv可以描述为：
THDv＝RMSharm/RMSfund×100％ (2)
式(2)中：为基波电压有效值；为谐波电压有效值。
本发明提供了一种电网总谐波检测方法，包括以下步骤：
步骤1、利用滤波器一消除电网相电压采样信号的直流偏置，获取电压信号：
式(3)表示的电压信号波形如图3所示。滤波器一包括但不限于二阶广义积分器，且对阶数、级数、参数、表达形式没有特别的限定，在本实施例中，滤波器一采用如图2所示的二阶广义积分器一式中，s表示复数变量，k1表示增益系数。
步骤2、利用滤波器二滤除电网相电压采样信号的谐波电压信号，获取基波电压信号：
Vfund sin(ωnt+θfund) (4)
式(4)表示的基波电压信号波形如图5所示。滤波器二包括但不限于二阶广义积分器，且对阶数、级数、参数、表达形式没有特别的限定，在本实施例中，滤波器二采用如图4所示的二阶广义积分器二式中，s表示复数变量，k2表示增益系数。
步骤3、将步骤1得到的电压信号减去步骤2得到的基波电压信号，获取谐波电压信号：
式(5)表示的谐波电压信号波形如图6所示。
步骤4、计算步骤2获得的基波电压信号的有效值，得到基波电压有效值RMSfund；
步骤5、计算步骤3得到的谐波电压信号的有效值，得到谐波电压有效值RMSharm；
步骤6、如图7所示，计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THDv，THDv＝RMSharm/RMSfund×100％。
三相电网***相电压总谐波检测试验数据如下表所示：

Claims (6)

1.一种电网总谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、利用滤波器一消除电网相电压采样信号的直流偏置，获取电压信号；
步骤2、利用滤波器二滤除电网相电压采样信号的谐波电压信号，获取基波电压信号；
步骤3、将步骤1得到的电压信号减去步骤2得到的基波电压信号，获取谐波电压信号；
步骤4、计算步骤2获得的基波电压信号的有效值，得到基波电压有效值RMSfund；
步骤5、计算步骤3得到的谐波电压信号的有效值，得到谐波电压有效值RMSharm；
步骤6、计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THDv，THDv＝RMSharm/RMSfund×100％。
2.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法，其特征在于，步骤1中所述滤波器一为二阶广义积分器一式中，s表示复数变量，k1表示增益系数，ωn表示电网电压角频率。
3.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法，其特征在于，步骤1中所述电压信号为：式中，Vfund表示基波电压峰值，t表示采样时刻，ωn表示电网电压角频率，θfund表示基波电压相位，k表示谐波最高阶数，表示第i次谐波电压峰值，表示第i次谐波电压相位。
4.如权利要求3所述的一种电网总谐波检测方法，其特征在于，步骤2中所述基波电压信号为Vfundsin(ωnt+θfund)。
5.如权利要求4所述的一种电网总谐波检测方法，其特征在于，步骤3中所述谐波电压信号为
6.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法，其特征在于，步骤2中所述滤波器二为二阶广义积分器二式中，s表示复数变量，k2表示增益系数，ωn表示电网电压角频率。
CN201811007690.8A 2018-08-31 2018-08-31 一种电网总谐波检测方法 Pending CN109307800A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811007690.8A CN109307800A (zh) 2018-08-31 2018-08-31 一种电网总谐波检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811007690.8A CN109307800A (zh) 2018-08-31 2018-08-31 一种电网总谐波检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109307800A true CN109307800A (zh) 2019-02-05

Family

ID=65224315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811007690.8A Pending CN109307800A (zh) 2018-08-31 2018-08-31 一种电网总谐波检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109307800A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111510034A (zh) * 2020-05-15 2020-08-07 华北电力大学 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置
CN113219245A (zh) * 2021-03-26 2021-08-06 南京南瑞继保电气有限公司 宽频谐波检测方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699771A (zh) * 2016-02-05 2016-06-22 哈尔滨工业大学 一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法
CN108365617A (zh) * 2017-12-16 2018-08-03 西安翌飞核能装备股份有限公司 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699771A (zh) * 2016-02-05 2016-06-22 哈尔滨工业大学 一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法
CN108365617A (zh) * 2017-12-16 2018-08-03 西安翌飞核能装备股份有限公司 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周斌: "《电视机、收录机、音响设备集成电路实用手册》", 29 February 1992 *
许富强等: "基于二阶广义积分器的谐波电流检测算法", 《水电能源科学》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111510034A (zh) * 2020-05-15 2020-08-07 华北电力大学 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置
CN113219245A (zh) * 2021-03-26 2021-08-06 南京南瑞继保电气有限公司 宽频谐波检测方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Forghani et al. Online wavelet transform-based control strategy for UPQC control system
Xie et al. Improved synchrophasor measurement to capture sub/super‐synchronous dynamics in power systems with renewable generation
CN107576851B (zh) 基于旋转电流相量的***谐波阻抗测量方法
WO2019109969A1 (zh) 一种电力***宽频带多振荡模式分量的辨识方法
CN108627731A (zh) 一种单相断电的快速检测方法
CN108169540A (zh) 一种风力发电机组电压闪变的测量方法
Silsüpür et al. Flicker source detection methods based on IEC 61000-4-15 and signal processing techniques–a review
CN109307800A (zh) 一种电网总谐波检测方法
Liu et al. A novel harmonics detection method based on wavelet algorithm for active power filter
CN112485522B (zh) 基于电能数据感知的平顶窗函数同步相量测量方法及装置
Chen et al. Application of adaptive model-based scheme for harmonic diagnosis and compensation of grid-connected converters
CN115236404A (zh) 一种并网逆变器端口阻抗自测量方法
CN104850751A (zh) 一种电流质量评估方法
CN112345826B (zh) 孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法
CN103176030A (zh) 配电***的间谐波检测方法
Wang et al. Total harmonic distortion (THD) estimation technique based on power concept for smart power meters
CN110988469B (zh) 一种快速谐波检测方法
CN217385647U (zh) 一种用于谐波检测的谐波直流分量检测装置
HOOSHMAND et al. A new combined method for RMS calculation based on wavelet packet and Hilbert transform
Lei et al. Research on algorithms of flicker detection and calculation methods in power system
Alagoz et al. Frequency deviation indicators for estimation of energy balance state in smart ac grids
Knezevic et al. Discussion of methods and past results of grid Thévenin equivalent impedance (TEI) estimation in the context of distributed generation (DG)
da Silva Mello et al. TRABAJO TEÓRICO EXPERIMENTAL Harmonic detection and energy optimization of electrical installations using an Arduino microcontroller system
Zhong et al. The impact of simulation time step on harmonic analysis of voltage source converters
Borkowski et al. Systematic Errors in the Interpolated-DFT-Based Frequency Estimation for the Control of Power Using Generalized Maximum Sidelobe Decay Windows

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190205