一种改进S变换的微电网谐波/间谐波检测方法
发布时间：2021-12-23 03:37
为了快速、准确地检测出微电网中的谐波/间谐波,以便采取措施对其治理,减小其危害,文中提出了一种改进S变换的谐波/间谐波检测方法。该方法是在S变换的高斯窗函数中引入参数q,并对谐波/简谐波的信号进行S变换,得到含参数q的时频二维复矩阵,取其幅值矩阵中每一个时间采样点最大幅值构成信号随频率变化的最大频谱幅值曲线,则曲线上峰值点的个数即为谐波种类数,峰值点对应的频率即为谐波频率。通过采用最小二乘法计算出实际值与理论值的最小误差可确定参数q的最优取值范围,将该q值作为最终高斯窗指数中引入的q值即得到改进S变换。将改进S变换用于谐波、间谐波检测,并与原始S变换的结果进行了比较,结果表明,改进S变换能够准确获取谐波/间谐波的幅频信息,具有检测精度高、适应能力强、抗噪声性能好等优点。
【文章来源】：广西大学学报(自然科学版). 2016,41(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
稳态间谐波仿真结果
第6期龚仁喜等:一种改进S变换的微电网谐波/间谐波检测方法表3是被测信号理论值与S变换、改进S变换检测后的频率、幅值比较。通过对比发现，改进后的S变换检测误差为零，能够准确获得所有频率点的频率和幅值。而S变换的检测结果与理论值均有差别，不适合直接应用在间谐波检测中。表3间谐波检测结果对比Tab.3Comparisonofdetectionresultsofinter-harmonics指标各频率间谐波幅值/V基波25120230370520理论值311.171.6118.293.328.0118.2改进S变换311.171.6118.293.228.0118.2S变换311.671.6118.694.738.2123.84.2谐波信号仿真结果设谐波信号为:x(t)=A×槡2202sin(3ω0t)+B×槡2202sin(5ω0t)+D×槡2202sin(9ω0t)+E×槡2202sin(11ω0t)+C×槡2202sin(7ω0t)，(10)其中，A=0.6，B=0.5，C=0.4，D=0.3，E=0.2。图2(a)和图2(b)分别为改进S变换和S变换对谐波信号检测后的幅频曲线。由图2(a)中可以清晰观察到3、5、7、9、11次谐波，其对应的峰值分别为186.7、155.6、124.5、93.3、62.2V，与理论幅值相同，而图2(b)中的检测结果中明显看到只检测到了3个频率点。上述结果说明，改进的S变换对于谐波检测的准确率很高。(a)改进S变换幅频曲线(b)S变换幅频曲线图2稳态谐波仿真结果Fig.2Simulationresultsforsteady-stateharmonic1843
广西大学学报(自然科学版)第41卷表4是原始S算法、改进S变换与实际输入信号的频率、幅值对比。从表4中可以看到，改进后的检测误差为零，准确获得所有频率点的频率和幅值。表4谐波检测结果对比Tab.4Comparisonofdetectionresultsofharmonic指标各频率间谐波幅值/V150250350450550理论值186.7155.6124.593.362.2改进S变换186.7155.6124.593.362.2S变换186.7168.8174.1166.9120.44.3噪声影响分析给式(9)中的稳态间谐波信号中分别加入噪声比为40、60dB的高斯白噪声，则给出SNＲ为40dB的检测波形，如图3所示。图4是三维幅度—时间—频率曲线。从图3中可以清晰观察到信号的频率分布。表5为理论值和两种不同信噪比的误差值，结果表明，信噪比越大，误差越小，改进算法在噪声环境中得到的波形与非噪声环境下的结果相似，说明改进算法对于含噪声的间谐波信号检测具有明显的抑制作用，保证了在噪声情况下检测的准确率。(a)含40dB噪声的间谐波信号(b)含40dB噪声的最大频率幅值曲线图3含噪声的间谐波MST检测Fig.3DetectionresultsobtainedbyMSTfortheinter-harmonicswithnoise1844
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于广义双曲S变换的快速谐波检测算法[J]. 郑曙光,刘观起. 电测与仪表. 2015(09)
[2]基于改进S变换的电力系统谐波检测方法[J]. 肖助力,龚仁喜,陈双,于槟华,贾僖泉. 电力系统保护与控制. 2015(03)
[3]直流微电网孤立运行控制策略研究[J]. 唐文强,吕智林,胡立坤,曾宪金,蓝希清. 广西大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]基于小波变换的电力系统谐波检测方法研究[J]. 曾瑞江,杨震斌,柳慧超. 电力系统保护与控制. 2012(15)
[5]基于Meyer小波和FFT的电网间谐波检测[J]. 房国志,杨才山,杨超. 电力系统保护与控制. 2011(12)
[6]S变换在电能质量扰动分析中的应用综述[J]. 易吉良,彭建春,谭会生. 电力系统保护与控制. 2011(03)
[7]电能质量信号的改进S变换降噪方法[J]. 易吉良,彭建春,罗安,谭会生. 仪器仪表学报. 2010(01)
[8]一种基于FPGA+ARM的高速电力谐波检测仪硬件的设计与实现[J]. 龚仁喜,刘丰,黄阳,孟小碧,谢玲玲,龚文英. 广西大学学报(自然科学版). 2009(01)
[9]电力系统谐波分析的高精度FFT算法[J]. 张伏生,耿中行,葛耀中. 中国电机工程学报. 1999(03)
本文编号：3547701
【文章来源】：广西大学学报(自然科学版). 2016,41(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
稳态间谐波仿真结果
第6期龚仁喜等:一种改进S变换的微电网谐波/间谐波检测方法表3是被测信号理论值与S变换、改进S变换检测后的频率、幅值比较。通过对比发现，改进后的S变换检测误差为零，能够准确获得所有频率点的频率和幅值。而S变换的检测结果与理论值均有差别，不适合直接应用在间谐波检测中。表3间谐波检测结果对比Tab.3Comparisonofdetectionresultsofinter-harmonics指标各频率间谐波幅值/V基波25120230370520理论值311.171.6118.293.328.0118.2改进S变换311.171.6118.293.228.0118.2S变换311.671.6118.694.738.2123.84.2谐波信号仿真结果设谐波信号为:x(t)=A×槡2202sin(3ω0t)+B×槡2202sin(5ω0t)+D×槡2202sin(9ω0t)+E×槡2202sin(11ω0t)+C×槡2202sin(7ω0t)，(10)其中，A=0.6，B=0.5，C=0.4，D=0.3，E=0.2。图2(a)和图2(b)分别为改进S变换和S变换对谐波信号检测后的幅频曲线。由图2(a)中可以清晰观察到3、5、7、9、11次谐波，其对应的峰值分别为186.7、155.6、124.5、93.3、62.2V，与理论幅值相同，而图2(b)中的检测结果中明显看到只检测到了3个频率点。上述结果说明，改进的S变换对于谐波检测的准确率很高。(a)改进S变换幅频曲线(b)S变换幅频曲线图2稳态谐波仿真结果Fig.2Simulationresultsforsteady-stateharmonic1843
广西大学学报(自然科学版)第41卷表4是原始S算法、改进S变换与实际输入信号的频率、幅值对比。从表4中可以看到，改进后的检测误差为零，准确获得所有频率点的频率和幅值。表4谐波检测结果对比Tab.4Comparisonofdetectionresultsofharmonic指标各频率间谐波幅值/V150250350450550理论值186.7155.6124.593.362.2改进S变换186.7155.6124.593.362.2S变换186.7168.8174.1166.9120.44.3噪声影响分析给式(9)中的稳态间谐波信号中分别加入噪声比为40、60dB的高斯白噪声，则给出SNＲ为40dB的检测波形，如图3所示。图4是三维幅度—时间—频率曲线。从图3中可以清晰观察到信号的频率分布。表5为理论值和两种不同信噪比的误差值，结果表明，信噪比越大，误差越小，改进算法在噪声环境中得到的波形与非噪声环境下的结果相似，说明改进算法对于含噪声的间谐波信号检测具有明显的抑制作用，保证了在噪声情况下检测的准确率。(a)含40dB噪声的间谐波信号(b)含40dB噪声的最大频率幅值曲线图3含噪声的间谐波MST检测Fig.3DetectionresultsobtainedbyMSTfortheinter-harmonicswithnoise1844
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于广义双曲S变换的快速谐波检测算法[J]. 郑曙光,刘观起. 电测与仪表. 2015(09)
[2]基于改进S变换的电力系统谐波检测方法[J]. 肖助力,龚仁喜,陈双,于槟华,贾僖泉. 电力系统保护与控制. 2015(03)
[3]直流微电网孤立运行控制策略研究[J]. 唐文强,吕智林,胡立坤,曾宪金,蓝希清. 广西大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]基于小波变换的电力系统谐波检测方法研究[J]. 曾瑞江,杨震斌,柳慧超. 电力系统保护与控制. 2012(15)
[5]基于Meyer小波和FFT的电网间谐波检测[J]. 房国志,杨才山,杨超. 电力系统保护与控制. 2011(12)
[6]S变换在电能质量扰动分析中的应用综述[J]. 易吉良,彭建春,谭会生. 电力系统保护与控制. 2011(03)
[7]电能质量信号的改进S变换降噪方法[J]. 易吉良,彭建春,罗安,谭会生. 仪器仪表学报. 2010(01)
[8]一种基于FPGA+ARM的高速电力谐波检测仪硬件的设计与实现[J]. 龚仁喜,刘丰,黄阳,孟小碧,谢玲玲,龚文英. 广西大学学报(自然科学版). 2009(01)
[9]电力系统谐波分析的高精度FFT算法[J]. 张伏生,耿中行,葛耀中. 中国电机工程学报. 1999(03)
本文编号：3547701
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3547701.html
