全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用.pdf
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1、总第 4 9卷第 5 5 9期 2 0 1 2年第 7期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e m e nt& I n s t r ume n t a t i o n Vo 1 4 9 No 5 5 9 J u 1 2 0 1 2 全相位时移相位差法在 电力谐波检测中的应用 曹浩 , 刘得军 , 冯叶 , 苑赫 , 黄东 ( 1 中国石油大学, 北京 1 0 2 2 4 9 ; 2 河南省信 阳供电公司, 河南 信 阳 4 6 4 0 0 0 ; 3 渤海石油装备制造有 限公 司石油机械厂 , 河北 任丘 0 6 2 5 5 2 ) 摘要: 分析了传统F
2、 F T 和全相位F F r ( a p F F T ) 谱分析的原理和区别, 说明了全相位F 丌谱分析方法在电力系统谐 波检测方面的优势。根据a p F F 1 谱 分析方法的相位不变特性可以精确地得到各个谐波的相位 , 再利用全相位时 移相位差校正法获取各个谐波的频率和幅值。文中详细说明了采用 目 前在电力系统比较流行的基于c o r t 。 一 M3 内核的S T M3 2 芯片对该算法进行设计与实现 , 测量所得结果准确度较高。该方案对电力系统谐波检测有一 定参考价值。 关键词 : 谐波检测 ; 时移相位差法; a p F F T; S T M3 2 中图分类号 : T M9 3 3
3、文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 2 ) 0 7 0 0 2 4 0 5 App l i c a t i o n o f t h e Al l - ph a s e Ti m e -s h i f t Pha s e Di ffe r e n c e M e t ho d i n t he Po we r Ha r m o n i c De t e c t i o n C A O H a 。 , L I U D e - j u n , F E N G Y U A N H e , HU A N G D 。 n g ( 1 C h i n a U n
4、 i v e r s i t y o f P e t r o l e u m , B e i j i n g 1 0 2 2 4 9 , C h i n a 2 H e n a n X i n y a n g P o w e r S u p p l y C o mp a n y , Xi n y a n g 4 64 0 0 0, He na n, Ch i n a 3 Pe t r o l e u m Ma c hi n e r y Fa c t o ry o f Bo h a i Pe t r o l e u m Eq ui pme n t Ma n u f a c t u r i n g
5、 Co Lt d R e n q i u 0 6 2 5 5 2 , H e b e i , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h i s a r t i c l e a n a l y z e s p r i n c i p l e s a n d d i f f e r e n c e s b e t w e e n t r a d i t i o n a l F F T a n d a l l p h a s e F F T ( a D F F T ) s pe c t r um a n a l y s i s a n d i l l u s t r a t
6、e s t h e a d v a nt a g e o f a l l- ph a s e F丌s p e c t r um a n a l y s i s me t h o d i n p o we r s y s t e m ha r mo n i c d e t e c t i o n Ac c o r d i n g t o i t s c ha r a c t e r i s t i c s o f ph a s e i n v a r i a n c e a p FF T s p e c t r u m a n a l y s i s me t h o d c o u l d c
7、 a l c ul a t e t h e p h a s e o f e a c h ha r mo n i c a c c u r a t e l yTh e n i t a pp l i e s a l l p h a s e t i mes h i ft p ha s e di f f e r e n c e me t h o d t 0 o b t a i n t h e f r e q u e n c y a n d a mp l i t u d e o f e a c h h a r mo n i c T h i s p a p e r i n t r o d u c e s h
8、 o w t o u s e t h e S T M3 2 c h i p wh i c h i S ba s e d o n t h e Co rte x M3 ke r n e l a n d i S p o p u l a r l y us e d i n t he c u r r e n t po we r s y s t e m t o i mp l e me n t t hi s a l g o r i t hmT he r e s u l t s a r e hi g h a c c u r a c y a nd t h i s p r o g r a m h a s s o m
9、e p r a c t i c a l v a l ue r e f e r e nc e i n p o we r s y s t e m ha r mo n i c d e t e c t i o n Ke y wo r ds :h a r mo ni c d e t e c t i o n 。t i me s h i ft p ha s e d i f f e r e n c e me t ho da pF FTS TM 3 2 0引 言 目 前, 现场采用的电力设备实际工作时都不可避 免地会产生谐波。这些谐波会导致原始信号的失真, 同时还会产生很强的电磁干扰 , 对整个电力系统形成 很
10、大的威胁。 电力系统谐波是衡量电能质量 的一项重 要指标 , 因此对电网中谐波的情况进行准确的分析是 非常有必要的。现代谐波的检测方法种类很多 , 并且 都 日 趋成熟。主要有以下几种: 基于瞬时无功功率理 论的检测方法 、 自适应谐波检测方法 、 基于人工神经 网路的自适应检测方法 、基于小波变换 的检测方法 ; 基于 陕速傅里叶变换 ( F F T ) 的检测方法等。信号经过 傅立叶变换可以得到信号的频谱分布情况 , 从而对信 一 2 4 一 号的频率 、 幅值、 相位有大致地了解。 但是传统的傅里 叶变换不可避免地存在频谱泄露 , 再加上栅栏效应的 影响 ,所得结果误差很大 ,必须用算法
11、加 以修正。 J a i n V K 最早提出了利用矩形窗对传统F F T 进行插值修 正的算法 。目前比较流行F 刚 彦正算法有双峰谱线插 值算法 和全相位F F T ( 印F 丌 ) 算法 。 双峰谱线插值算 法是对以往单峰谱线插值算法的改进, a p F F T 算法无 论是在相位的精确性和抗噪能力上都优于双峰谱线插 值算法 。当检测环境恶劣时, 外界噪音比较大的情况 下 , a p F F r l 1 的分析结果还是具有很强的参考 生。本 文主要介绍a p F F T 的时移相位差校正法以及如何用基 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .
12、x u e t u t u .c o m 总第 4 9卷第 5 5 9期 2 0 1 2年第 7期 电测 与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e me n t& I ns t r u m e n t a t i o n Vo 1 4 9 No 5 5 9 J u 1 2 01 2 a p F F T 因为具有相位不变性,在实际频率附近的相位 都保持了初始相位的值。 普通的相位差校正法已经广 泛的应用于电力系统的谐波检测 中 ,但只是采用 一 点的相位。 当该点的相位 由于干扰发生畸变时所得 结果就失真了, 而全相位时移相位差校正法能够很好 地克服这点。 2 全相
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