[发明专利]一种电网间谐波测量方法及测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统间谐波测量仪器和间谐波测量方法，属于电能质量监测技术领域。

背景技术

谐波监测仪在电力系统的应用由来已久，但能测间谐波的谐波监测仪不多，能实时在线监测谐波和间谐波的谐波监测仪更不多。随着对电能质量要求的提高，电力系统间谐波测量是电力系统电能质量监测的重要内容之一。IEC61000-4-7标准和绝大多数谐波测量仪，对间谐波的测量仍然延用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)方法。FFT方法测量电网整次谐波在同步误差较小的情况下是比较合理比较准确的，但是，用传统的FFT方法测量电网间谐波就不太合理、不太准确了，主要原因在于：

(1)传统的FFT方法会算出许多虚假间谐波。FFT方法的频谱泄漏总是存在的，当同步偏差很小时，整次谐波之间的相互泄漏所占比例较小，但是，整次谐波向间谐波频点的泄漏可能是真实间谐波的许多倍，因为电网中的间谐波一般比整次谐波微弱锝多。

(2)电网间谐波的个数和次数往往是未知的、变化的。

(3)要做到每个间谐波都在间谐波的分辨率上，FFT的一个数据窗口必须无限宽。

现有的间谐波分析法还有：小波分析法、AR(autoregressive model，自回归模型)法、神经网络法、Pisarenko谐波分解法、Prony算法、SVD(singular valuedecomposition，奇异值分解)法及其改进算法、支持向量机、特征空间求根法、快速傅里叶变换法等等。

小波变换具有良好的时频特性，在谐波和间谐波检测中取得了良好的应用效果，但小波分析可能存在混频现象，当谐波与间谐波频率较近时仍很难精确检测；用自回归模型确定扰动频率分布，分辨率得到了提高，但AR模型阶数对谱分辨率有一定影响，且易受噪声干扰；用神经网络分离频率相近的间谐波，但学习时间长；Pisarenko分解法、Prony法和SVD改进算法、特征空间求根法等均有较高的频率分辨率，但易受噪声影响。

现有方法大多致力于提高频率检测精度，大多都适合离线测量，不能满足实时性的需求，如果遇到电网电压或电流的突变或异常事故出现，这些方法不能实时的反应现场的突发问题，因此无法及时处理突发和异常事故。

电力系统间谐波检测，还需要考虑到的一些特点和待解决的一些问题：

(1)含量小，对频谱泄漏影响较敏感，易被谐波频谱所淹没，如何准确检测间谐波的频率特征值。

(2)当间谐波数量较多时，如何抑制其频谱之间的干扰。

(3)当间谐波频率与谐波频率特别是基频非常接近时，一定的采样窗口长度下，如何区分出间谐波的成分。

(4)如何区分真正的间谐波还是谐波的频谱泄漏造成虚假的间谐波。

因此，目前对间谐波分析的研究重点主要为：①如何判定间谐波是否存在；②若间谐波存在，如何准确检测出主导间谐波成分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的谐波测量仪很难精确测量间谐波的问题，提出一种电网间谐波测量方法以及电网间谐波测量仪。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电网间谐波测量方法，包括如下步骤：

步骤A，将电网三相电流、三相电压分别经过对应的电流、电压互感器发送至信号调理电路，信号调理电路将接收的模拟电流、电压信号送到模数转换器得到电流、电压的数字信号，然后将所述电流、电压数字信号发送至DSP处理器；

步骤B，三个电压互感器分别将三相电压信号送到锁相环电路、过零检测器；将锁相环电路的输出信号作为模数转换器的采样时钟，将过零检测器检测的电压信号送到DSP实现精确测频，10个周波根据测量的电网的实时频率刷新一次采样频率；

步骤C，DSP处理器根据步骤A实时采样的电流、电压数据，提取信号包络一次，获得包络信号；

步骤D，根据步骤C所测的采样电流、电压数据与包络信号，采用HHT-FFT方法进行间谐波检测，具体步骤如下：