CN109307800A - 一种电网总谐波检测方法 - Google Patents
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Abstract
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RMSfund;计算得到谐波电压有效值RMSharm;计算各相电压总谐波含有率,相电压总谐波描述为THDv,THDv=RMSharm/RMSfund×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。
Description
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RMSfund;
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RMSharm;
步骤6、计算各相电压总谐波含有率,相电压总谐波描述为THDv,THDv=RMSharm/RMSfund×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,ωn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,Vfund表示基波电压峰值,t表示采样时刻,ωn表示电网电压角频率,θfund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Vfund sin(ωnt+θfund)。
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,ωn表示电网电压角频率。
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。
附图说明
图1为包含基波、谐波、直流偏置的电网电压信号波形图;
图2为二阶广义积分器一的Bode图;
图3为包含基波、谐波的电网电压信号波形图;
图4为二阶广义积分器二的Bode图;
图5为基波电压信号波形图;
图6为谐波电压信号波形图;
图7为三相电网系统相电压总谐波检测示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。应当注意的是:本发明所述电网系统包括但不限于三相电网系统、单相电网系统、风力发电并网系统、储能系统;本发明所述总谐波包括但不限于电压总谐波、电流总谐波。
通常电网相电压采样信号V包含:基波电压信号、谐波电压信号以及采样电路产生的直流偏置。其波形如图1所示,可以用式(1)描述:
式(1)中:
Vfund为基波电压峰值;ωn为电网电压角频率;t为采样时刻;θfund为基波电压相位;为第i次谐波电压峰值;为第i次谐波电压相位;k为谐波最高阶数,通常k≤60;Voffset为电压信号直流偏置。
相电压总谐波THDv可以描述为:
THDv=RMSharm/RMSfund×100% (2)
式(2)中:为基波电压有效值;为谐波电压有效值。
本发明提供了一种电网总谐波检测方法,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:
式(3)表示的电压信号波形如图3所示。滤波器一包括但不限于二阶广义积分器,且对阶数、级数、参数、表达形式没有特别的限定,在本实施例中,滤波器一采用如图2所示的二阶广义积分器一式中,s表示复数变量,k1表示增益系数。
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:
Vfund sin(ωnt+θfund) (4)
式(4)表示的基波电压信号波形如图5所示。滤波器二包括但不限于二阶广义积分器,且对阶数、级数、参数、表达形式没有特别的限定,在本实施例中,滤波器二采用如图4所示的二阶广义积分器二式中,s表示复数变量,k2表示增益系数。
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:
式(5)表示的谐波电压信号波形如图6所示。
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RMSfund;
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RMSharm;
步骤6、如图7所示,计算各相电压总谐波含有率,相电压总谐波描述为THDv,THDv=RMSharm/RMSfund×100%。
三相电网系统相电压总谐波检测试验数据如下表所示:
Claims (6)
1.一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RMSfund;
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RMSharm;
步骤6、计算各相电压总谐波含有率,相电压总谐波描述为THDv,THDv=RMSharm/RMSfund×100%。
2.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法,其特征在于,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,ωn表示电网电压角频率。
3.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法,其特征在于,步骤1中所述电压信号为:式中,Vfund表示基波电压峰值,t表示采样时刻,ωn表示电网电压角频率,θfund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。
4.如权利要求3所述的一种电网总谐波检测方法,其特征在于,步骤2中所述基波电压信号为Vfundsin(ωnt+θfund)。
5.如权利要求4所述的一种电网总谐波检测方法,其特征在于,步骤3中所述谐波电压信号为
6.如权利要求1所述的一种电网总谐波检测方法,其特征在于,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,ωn表示电网电压角频率。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111510034A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-07 | 华北电力大学 | 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置 |
CN113219245A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-06 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 宽频谐波检测方法及装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105699771A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法 |
CN108365617A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-08-03 | 西安翌飞核能装备股份有限公司 | 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105699771A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-06-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法 |
CN108365617A (zh) * | 2017-12-16 | 2018-08-03 | 西安翌飞核能装备股份有限公司 | 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
周斌: "《电视机、收录机、音响设备集成电路实用手册》", 29 February 1992 * |
许富强等: "基于二阶广义积分器的谐波电流检测算法", 《水电能源科学》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111510034A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-07 | 华北电力大学 | 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置 |
CN113219245A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-06 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 宽频谐波检测方法及装置 |
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