[发明专利]一种改进频谱叠加算法的多间谐波识别方法

说明书

一种改进频谱叠加算法的多间谐波识别方法，包括：步骤1，采集电力系统中电压及电流的瞬时信号：步骤2，选择频率k₀Δf附近多个间谐波的2N个频点；步骤3，基于单峰谱线插值算法和改进频谱叠加算法，利用所采集的瞬时信号，构建所述多个间谐波在2N个频点处的表征参数统一求解模型；步骤4，基于韦达定理，对所述表征参数统一求解模型进行求解，获得各间谐波的频率以及各频率间谐波的幅值和相位。该方法精确地分离出相距较近的基波及谐波附近的多个非对称间谐波，解决传统频谱叠加算法对检测间谐波的存在个数和分布限制等问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种改进频谱叠加算法的多间谐波识别方法。

背景技术

目前，随着我国大力推进能源改革，风电、光伏等分布式新能源得到了迅速发展，引入大量诸如整流器、逆变器、SVG(State Voltage Generator)、UPFC(United Power FlowController)等电力电子元件，使得传统电网非线性负载数量增多。系统运行时，非线性负载的电感与回路中的电容引起铁磁谐振，极易在基波及谐波附近产生间谐波。系统中间谐波的含量直接影响了系统及受端设备的稳定运行，增加了滤波装置的复杂程度，在造成大量间谐波损耗的同时也为继电保护的可靠动作带来了困难。此外，间谐波如果造成次同步振荡将会对严重损坏设备，对电力系统造成难以估量的损失。因此，正确识别电力系统信号中间谐波的成分在当下环境中尤为重要。

现有技术中，采用单峰谱线插值算法，通过对间谐波附近频谱泄露的幅值进行加权，解出待求间谐波的频率，从而进一步求得间谐波幅值、相位；单峰谱线插值算法能在存在单个间谐波时，准确快速地计算出待求间谐波的频率值，从而得出间谐波的各项参数。实际工程运用中，单间谐波情况并不常见，往往同时存在多个距离相近的间谐波。但当存在多个间谐波时，尤其是当两个间谐波相距较近时，由于存在频谱泄露和主瓣干涉现象，导致离散谱线频点上的频率幅值为各间谐波泄露频谱的叠加，如图1所示，此时，即便采样同步时，传统的单峰谱线插值算法也无法将相互干涉的间谐波分离，也难以得到准确的间谐波频率。

现有技术中，还采用传统的加窗插值算法对单个间谐波或多个相距较远的间谐波时进行快速识别，但当间谐波相距较近时，受间谐波频谱泄露、栅栏效应和主瓣干涉的影响识别会出现较大误差。以及采用双峰谱线插值算法对间谐波进行更加精确的识别，但同样不能解决相距较近的多个间谐波的识别问题。此外，还采用Adaline方法来简化分析结构、增强跟踪能力，但此方法需要提前知道间谐波的个数频率，具有较大的局限性。还有采用传统小波EMD算法来分解信号，以实现对间谐波的精确识别，但无法从根本上解决频谱混叠问题，并且无法准确识别高次频率的间谐波。

综上，需要对传统的单峰谱线插值算法进行改进，以满足多间谐波识别的需要。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种改进频谱叠加算法的多间谐波识别方法，结合单峰谱线插值算法与频谱叠加算法，基于韦达定理，提出了多个间谐波存在时的间谐波参数统一求解模型，高效、快速、准确地识别间谐波的频率、幅值、相位参数。

本发明采用如下的技术方案。

一种改进频谱叠加算法的多间谐波识别方法包括：

步骤1，采集电力系统中电压及电流的瞬时信号；

步骤2，选择频率k₀Δf附近多个间谐波的2N个频点；

步骤3，基于单峰谱线插值算法和改进频谱叠加算法，利用所采集的瞬时信号，构建所述多个间谐波在2N个频点处的表征参数统一求解模型；

步骤4，基于韦达定理，对所述表征参数统一求解模型进行求解，获得各间谐波的频率以及各频率间谐波的幅值和相位。

优选地，步骤1中，在10个工频周期内，以5Hz为频率分辨率，在基波及谐波处采集电压及电流的幅值、相位的瞬时信号。