[发明专利]超宽频带大规模动态谐波和间谐波实时测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种超宽频带大规模动态谐波和间谐波实时测量方法及系统，包括：获取电网节点或电网节点互感器二次侧的电压电流信号，将其转换为同步采样信号；计算并扫描所述同步采样信号的频谱，检测存在的分量并估计其频率；计算每个分量对应的泰勒傅里叶测量系数矩阵；用每个分量对应的泰勒傅里叶测量系数矩阵乘以同步采样信号，得到每个分量的相量各阶导数估计值，进而得到每个分量的频率值估计；计算并补偿每个分量因其他分量干扰产生的相量各阶导数估计误差，得到补偿后的每个分量相量各阶导数及其频率更新值；将每个分量的频率更新值作为相应分量的初始频率估计值，对上述过程迭代设定次数，得到每个分量最终的频率值与相量值。

技术领域

本发明涉及谐波测量技术领域，尤其涉及一种超宽频带大规模动态谐波和间谐波实时测量方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

通过电力电子设备接入电网的新能源发电、直流输变电装置、电动汽车充电负荷等受运行环境和控制方式影响，在宽频带内向电网注入大量动态变化的谐波、间谐波，频率覆盖范围扩大到了9kHz甚至更高频带，易导致逆变器锁相精度降低、直流输电换相失败、宽频振荡，可能激发新能源发电大面积脱网、机组跳闸、线路跳闸、直流闭锁等一系列连锁故障，造成大停电事故，迫切需要研究大规模动态谐波、间谐波高精度实时测量方法，提高新能源电力系统宽频运行状态监控技术水平。

受稳态信号模型假设限制，通过离散傅里叶变换方法(Discrete FourierTransform,DFT)、基于锁相环的DFT方法、基于采样序列软同步的DFT方法以及基于频域插值的DFT方法仅能粗略估算动态谐波、间谐波的瞬时频率及相量信息。

泰勒傅里叶变换方法利用谐波、间谐波相量的高阶泰勒展开形式，能够以极高精度跟踪动态变化的谐波、间谐波参数，但测量过程需构造基向量并对其进行加权最小二乘求解从而获得动态谐波、间谐波参数测量系数矩阵，计算与存储资源需求随测量分量数量增加而增大，难以应用到计算与存储资源十分有限的嵌入式实时测量终端。对于这个问题，当前没有公开的解决办法。

由此可见，设计一种覆盖频带宽、计算与存储开销小、动态跟踪精度高的大规模谐波、间谐波实时测量方法及装置是十分必要的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种超宽频带大规模动态谐波和间谐波实时测量方法及系统，能够在保证测量精度的前提下极大地提高超宽频带大规模动态谐波、间谐波的测量速度，计算与存储资源开销小，动态跟踪精度高，适用于计算与存储资源有限的嵌入式系统或装置。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种超宽频带大规模动态谐波和间谐波实时测量方法，包括：

获取电网节点或电网节点互感器二次侧的电压电流信号，将其转换为同步采样信号，实现同步采样；

根据所述同步采样信号，计算并扫描所述同步采样信号的频谱，检测存在的分量并估计其频率；

根据每个分量的初始频率估计值，计算每个分量对应的泰勒傅里叶测量系数矩阵；用每个分量对应的泰勒傅里叶测量系数矩阵乘以同步采样信号，得到每个分量的相量各阶导数估计值，进而得到每个分量的频率值估计；计算并补偿每个分量因其他分量干扰产生的相量各阶导数估计误差，得到补偿后的每个分量相量各阶导数及其频率更新值；

将所述每个分量的频率更新值作为相应分量的初始频率估计值，对上述过程迭代设定次数，得到每个分量最终的频率值与相量值。

作为进一步地方案，获取电压、电流信号，经过电压、电流互感器转为弱电信号，利用同步时钟模块触发模数转换模块将弱电信号转换为同步采样信号。

作为进一步地方案，根据所述同步采样信号，计算并扫描所述采样信号的频谱，检测存在的分量并估计其频率，具体包括：