(1) 带通选频法
这种方法是早期模拟进行谐波检测的最基本的方法之一,该方法选用多个带通滤波器,各个带通滤波器的中心频率是基波频率的整数倍。通过这种方法可以逐次选出各个谐波分量,其基本原理如图1.1所示。虽然这种方法原理非常简单,但其装置结构复杂、所需元件多,且测量的精度受元件的参数、外部环境温度及湿度变化的影响略大,因此逐渐被淘汰。
带通选频测量谐波电流原理
(2) 傅立叶变换法
这种方法简称 变换法,它的基本原理是基于非正弦周期性信号的傅里叶级数性质,采用由离散傅里叶变换改进而成的快速傅里叶变换方法,得到各次谐波的频率、幅值、相位等信息。 这种检测方法使用简单且精度较高,利用其 的结果可以进一步求得各次电压和电流的有效值、有功功率和无功功率等所需结果。但这种方法也有缺点,比如 的计算非常复杂,计算量大,所需时间长,导致实时性差。另外,如果采样频率和信号频率不相等时,会出现频率泄露等现象,导致数据结果不准确,误差较大。
很多学者致力于此方面的研究,提出了很多解决方法来提高运算效率或者提升运算准确性。具体方法有:
A、加窗插值法
此方法是在时域方面对采样数据进行处理,乘上某个窗函数后做 ,再对结果插值处理以得到准确结果。具体窗函数有矩形窗 、 窗 、 窗 、 窗 ;
B、修正采样频率法
当采样点数和采样周期的成绩为信号周期的整数倍时,该方法算出的序列就是采样序列;若不相等,则用修正算法使采样序列最大程度逼近理论上的理想序列 。
C、数字锁相器法( )源:自~751-·论`文'网·www.751com.cn/
数字锁相器法使用数字锁相器( )使信号频率与采样频率相同步 。
(3)小波变换法
这种检测方法比较精确,主要利用小波变换,把电力系统中的高次倍频谐波投影到不同尺度上,直观显示出高频谐波特性,分析信号各个分解结果,再使用多分辨法,把低频段的结果视作基本分量,检测谐波。但由于小波变换尺度和频率分离没有确切的对应关系,所以这种算法只能分离高次谐波和基波分量,没办法检测各次谐波。且小波变换法实时性差,算法较复杂。
(4)瞬时无功功率检测法
这种检测方法以瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q为基础,称为 法。以此为基础,又产生了新的检测方法,以瞬时实电流 及瞬时虚电流 为基础定义而成的 法。优点在于可以实现谐波的实时监测,时延性好;但缺点在于这种方法所需硬件较多,实现较为复杂。
(5)神经网络检测法
这种测量方法使用多层前馈网络,它具有良好的函数逼近能力。构造出特殊的前馈神经网络后,可以建立对应的测量谐波电路,从而检测电力谐波。这种方法优点在于,对任意电流信号都具可以跟踪,并且对随机的高频率干扰识别能力较好。缺点在于计算量较大,实时性较差,且由于这种方法需要使用专业芯片,因此目前还没有大规模投入应用。
综合以上五种谐波检测方法,基于 的谐波检测法最容易在现实中被应用。首先, 算法可以利用 、 、 等程序或高级语言实现且算法相当成熟;其次, 算法的结果通常是以数组形式呈现,有利于下一步计算电压有效值、功率因素等所需观测的结果。因此,基于 算法的电力谐波检测法是目前最为广泛使用的方法。
1.2.3 研究目标和意义
检测电力谐波,对谐波进行抑制,从而对电能质量进行改善,在很多方面都具有重大的意义。检测电力谐波的意义有如下几点 :