[发明专利]一种电力系统简谐波检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种电力系统简谐波检测方法及方法，所述方法包括：对电力信号进行短时傅里叶变换，得到频谱图；通过检测所述频谱图频率方向上的局部最大值构建分配算子，并构建局部最大同步压缩变换模型；基于所述同步提取算子结合脊检测方法对所述电力信号进行去噪；基于所述局部最大同步压缩变换模型对去噪后的所述电力信号进行分离，得到多个非噪声信号；基于Hilbert计算每个所述非噪声信号的瞬时频率和瞬时幅值，并根据各所述非噪声信号的瞬时频率和瞬时幅值，识别出谐波信号。本发明对多分量信号良好的频带划分、模态分离以及具有良好的抗噪能力，克服噪声引起的检测偏差，对稳态和暂态谐波参数进行实时精准检测。

技术领域

本发明涉及简谐波检测领域，特别是涉及一种电力系统简谐波检测方法及 系统。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，非线性电力电子器件大量投入使用，电力 系统中的谐波污染越来越严重，谐波对电能质量的影响也越来越受到关注；电 力系统中不仅存在着频率是工频整数倍的整数次谐波，而且存在着大量非整数 和分数次谐波；这些谐波的存在严重地影响了电力系统的安全运行，因此必须 对这些谐波进行治理，准确地检测出间谐波是谐波治理的前提。如何精准地获 取间谐波的瞬时频率和幅值，是谐波检测的关键

现有的谐波检测算法主要有瞬时无功功率理论、ip-iq算法、傅里叶变换、 小波变换、S变换以及希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform，简称HHT) 等。瞬时无功功率理论与ip-iq算法计算量小、实时性好，适用于在线谐波检 测，但需要锁相环锁定电网同步角度，瞬时无功功率理论还要求信号对称无畸 变。傅里叶变换方法检测整数次谐波具有很高精度，但是无法避免因非同步采 样引起的频率泄漏与栅栏效应，无法分析暂态谐波等非平稳信号。小波变换具 有良好的时频局部化分析效果，可利用其模极大值定位暂态谐波起止时刻，但 分解效果过于依赖小波基与分解层数的选择。S变换采用高斯窗函数进行时频变换，可以实现对暂态信号的有效检测，但是其时频分辨率仍相对固定。HHT 方法可以对非平稳、非线性信号进行自适应分解，对稳态与暂态谐波均具备分 析能力，但在分解过程中容易出现过包络、欠包络现象，对于频率相近的谐波 信号进行分解会出现模态混叠。

如何克服噪声引起的检测偏差，并能够在短时间内对稳态和暂态谐波参数 进行精准检测，是电力系统谐波分析中迫切需要解决的问题。

现有技术中，同步挤压小波变换(Synchrosqucezing Wavelet Transform， SST)是由Daubechies提出的一种新的时频分析方法，SST将信号变换后的时 频图在频率域方向进行挤压，获得较高频率精度的时频曲线，较好地改善频率 混叠现象。但SST仍存在一定的不足：其一，当信号各分量的频率比较邻近 时，由于SST在频谱域缺少聚焦性，会导致信号的频谱比较模糊，严重影响 瞬时频率的分析；其二，当信号受噪声干扰较严重时，由于SST模态分量重构 过程中缺少对噪声系数的筛选机制，导致模态分量的提取受噪声影响较大，从 而影响模态分量参数的分析精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统简谐波检测方法及系统，对多分量信号 良好的频带划分、模态分离以及具有良好的抗噪能力，克服噪声引起的检测偏 差，对稳态和暂态谐波参数进行实时精准检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电力系统简谐波检测方法，包括：

对电力信号进行短时傅里叶变换，得到频谱图；所述电力信号包括n个模 态分量信号；n为大于1的正整数；

通过检测所述频谱图频率方向上的局部最大值构建分配算子，并构建局部 最大同步压缩变换模型；

基于所述同步提取算子结合脊检测方法对所述电力信号进行去噪；

基于所述局部最大同步压缩变换模型对去噪后的所述电力信号进行分离， 得到v个非噪声信号；v≤n；