[发明专利]一种电网总谐波检测方法

说明书

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RMS_fund；计算得到谐波电压有效值RMS_harm；计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THD_v，THD_v＝RMS_harm/RMS_fund×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。

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系统总谐波检测。

背景技术

在三相电网系统中，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。

在数字化处理系统中，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。在实际的应用系统中，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RMS_fund；

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RMS_harm；

步骤6、计算各相电压总谐波含有率，相电压总谐波描述为THD_v，THD_v＝RMS_harm/RMS_fund×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，ω_n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，V_fund表示基波电压峰值，t表示采样时刻，ω_n表示电网电压角频率，θ_fund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V_fund sin(ω_nt+θ_fund)。

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，ω_n表示电网电压角频率。