高压直流输电谐波及间谐波检测技术的研究

发布时间：2017-09-01 05:27

  本文关键词：高压直流输电谐波及间谐波检测技术的研究

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【摘要】：在远距离与超远距离输电等场合,高压直流输电技术因其独有的优势而得到广泛的应用。在输电线路中,由于非线性设备的存在,会在高压直流输电系统中产生谐波及间谐波。谐波及间谐波会在输电线路中传播,给电力系统的安全运行造成威胁。目前高压直流输电中多采用基于FFT的算法进行谐波及间谐波检测,但该算法存在频谱泄露及栅栏效应。因此,研究一种能够同时兼顾精度及实时性的谐波及间谐波检测算法具有实际应用价值。本文分析了谐波及间谐波检测中FFT算法的局限性,应用MATLAB仿真工具研究不同加窗插值算法的谐波及间谐波检测精度。仿真结果表明,五项最大旁瓣衰减窗函数是旁瓣衰减速度较快的一类窗函数,其优良的旁瓣特性对频谱泄露等问题的抑制有较好效果,当分析仅含谐波成分的信号时,该算法具有较高精度,但当分析含间谐波成分的信号时,该算法精度有待提高。研究了递归带通滤波器算法。应用MATLAB仿真工具讨论了尺度因子、中心频率对递归带通滤波器性能的影响,以确定适合在DSP平台上实现的递归带通滤波器参数。仿真结果表明,该算法具有较高的精度,但实时性稍差。在综合考虑以上各种算法的优势及不足后,本文提出将加五项最大旁瓣衰减窗插值FFT与递归带通滤波器相结合的算法来进行谐波及间谐波检测。首先利用加五项最大旁瓣衰减窗插值FFT算法确定电网中含谐波及间谐波的频带作为待测频带,然后利用递归带通滤波器算法对待测频带进行遍历滤波。MATLAB仿真结果表明,该算法对于谐波及间谐波检测具有计算量少、精度高的优点。设计了以DSP及ARM为核心的在线式谐波及间谐波检测装置。该装置实现了电网电压及电流的转换、采集、分析及处理、结果显示以及与上位机通信等功能。实现了对加五项最大旁瓣衰减窗插值FFT算法、递归带通滤波器算法以及二者结合后算法在DSP平台上的移植。应用CCS软件开发环境,对以上算法进行测试。结果表明,应用加五项最大旁瓣衰减窗插值FFT-递归带通滤波器算法有较高的检测精度和实时性。
【关键词】：高压直流输电 谐波及间谐波 加窗插值 递归带通滤波器 DSP
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 高压直流输电中的谐波及间谐波9-10
• 1.2.2 谐波及间谐波检测算法研究现状10-13
• 1.2.3 电能质量监测装置研究现状13-15
• 1.2.4 谐波及间谐波测量标准15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第2章 加窗插值FFT谐波及间谐波检测算法17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 FFT在谐波及间谐波检测中的局限性17-20
• 2.2.1 快速傅里叶变换理论17-18
• 2.2.2 频谱泄露和栅栏效应18-20
• 2.3 加窗插值FFT算法实现谐波及间谐波检测原理20-25
• 2.4 加窗插值FFT算法实现谐波及间谐波检测仿真25-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 加窗插值-递归带通滤波器谐波及间谐波检测算法31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 递归带通滤波器算法31-37
• 3.2.1 递归带通滤波器算法基本原理31-33
• 3.2.2 递归带通滤波器特征参数分析33-37
• 3.3 递归带通滤波器算法实现谐波及间谐波检测37-43
• 3.4 加窗插值-递归带通滤波器算法实现谐波及间谐波检测43-45
• 3.5 算法分析及评价45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 在线式谐波及间谐波检测装置的设计47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 总体方案设计47-48
• 4.3 预处理模块48-51
• 4.3.1 信号变换电路48-50
• 4.3.2 A/D采样电路50-51
• 4.4 核心处理模块51-55
• 4.4.1 CPU模块51-54
• 4.4.2 存储单元模块54-55
• 4.5 人机交互模块55
• 4.5.1 通信接口模块55
• 4.5.2 液晶显示及键盘模块55
• 4.6 电源模块55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 第5章 谐波及间谐波检测算法的软件设计及测试57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 软件总设计方案57
• 5.3 各模块软件设计方案57-62
• 5.3.1 主程序模块57-58
• 5.3.2 数据采集模块58-60
• 5.3.3 谐波及间谐波算法实现模块60-62
• 5.4 谐波与间谐波检测算法的测试62-66
• 5.4.1 给定递归带通滤波器参数及采样数据62-64
• 5.4.2 加窗插值FFT算法实现谐波及间谐波检测64-65
• 5.4.3 递归带通滤波器算法实现谐波及间谐波检测65
• 5.4.4 加窗插值-递归带通滤波器算法实现谐波及间谐波检测65-66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 学位期间发表的学术论文及其他成果75-77
• 致谢77

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