本文關鍵詞：基于準同步采樣算法的動態(tài)諧波分析方法研究

  更多相關文章： 準同步采樣 動態(tài)諧波 傅里葉變換 測量不確定度 虛擬儀器

【摘要】：諧波分析是研究分析諧波問題的重要環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)諧波的準確分析為電能計量與電能質量分析、故障診斷、電力諧波抑制與補償?shù)忍峁┛茖W依據。由于各種非線性干擾使諧波具有了明顯的動態(tài)特性,現(xiàn)廣泛采用的加窗插值快速傅里葉變換(windowed interpolation fast Fourier transform,WIFFT)算法在計算動態(tài)諧波參數(shù)時存在準確度不高、噪聲抑制能力差等不足。因此,研究準確度高、噪聲抑制能力強的動態(tài)諧波分析算法,將其在LabVIEW中實現(xiàn),對電力系統(tǒng)動態(tài)諧波的準確測量具有非常重要的理論和現(xiàn)實意義。本文研究基于準同步采樣算法(quasi-synchronous sampling algorithm,QSSA)的動態(tài)諧波分析方法,主要研究內容包括以下幾點：首先,對比分析了常用諧波測量算法的優(yōu)缺點。介紹了QSSA的基本原理,該算法通過數(shù)值積分和迭代運算實現(xiàn)信號局部頻譜的計算,通過適當增加采樣周期數(shù)與迭代次數(shù),來減小同步偏差對測量準確度的影響。其次,根據QSSA實現(xiàn)過程中需要進行數(shù)值積分的特點,研究并推導了基于QSSA的動態(tài)諧波分析算法,建立了基于QSSA的動態(tài)諧波測量實現(xiàn)流程,對比研究了WIFFT算法和QSSA的時間復雜度。在此基礎上,推導了基于QSSA的頻率方差理論式。基于QSSA的動態(tài)諧波算法的時間復雜度僅與采樣點數(shù)有關,當采樣頻率和采樣點數(shù)相同時,基于QSSA的動態(tài)諧波算法執(zhí)行過程中所需加法次數(shù)遠遠少于WIFFT算法所需加法次數(shù),乘法次數(shù)多于WIFFT算法所需乘法次數(shù),但基于QSSA的動態(tài)諧波分析算法大大提高了諧波測量準確度。隨后,通過仿真實驗對比分析了基于QSSA動態(tài)諧波分析算法與WIFFT算法的測量準確度以及抗噪性。本文選取了被廣泛應用的基于4項3階Nuttall窗(four-item and third-order of Nuttall window,NW 4-Ⅲ). Hanning窗和Hamming窗的插值FFT算法作對比,仿真分析了基波頻率波動、白噪聲影響等不同情況下的諧波測量結果。仿真結果表明：本文所研究的基于QSSA的動態(tài)諧波分析算法的準確度高于加NW 4-Ⅲ、Hanning窗和Hamming窗的插值FFT算法,能準確測量諧波參數(shù),且有很好的抗噪性。最后,本文利用虛擬儀器LabVIEW平臺實現(xiàn)了所提出的基于QSSA的動態(tài)諧波測量算法,并根據GB/T 19862-2005、DL/T 1028-2006和GB/T 15945-2008的要求設計了電力系統(tǒng)動態(tài)諧波測量校準方案。開展了頻率,幅值和相角測量校準實驗,對比分析了校準前后的電力系統(tǒng)諧波頻率,幅值和相角測量偏差,并分析了校準后的電力系統(tǒng)諧波測量不確定度。實驗結果表明：校準后的頻率測量偏差小于±0.01Hz、電壓偏差小于0.5%和相角偏差不大于±5°,能達到國標規(guī)定要求。這也驗證了本文所提出的基于QSSA的動態(tài)諧波測量算法在實際應用中的有效性和準確性。
【關鍵詞】：準同步采樣 動態(tài)諧波 傅里葉變換 測量不確定度 虛擬儀器
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM711
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 研究背景與意義14
• 1.2 電力系統(tǒng)動態(tài)諧波的概述14-16
• 1.2.1 電力系統(tǒng)諧波、動態(tài)諧波的定義與分類14-16
• 1.2.2 電力系統(tǒng)諧波的來源與危害16
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 諧波相關標準17-18
• 1.3.2 動態(tài)諧波測量的作用與意義18-19
• 1.3.3 現(xiàn)有主要諧波測量方法的對比19-20
• 1.4 本文主要研究內容及安排20-22
• 第2章 準同步采樣理論22-27
• 2.1 同步采樣和非同步采樣22-23
• 2.2 準同步采樣算法23-25
• 2.3 本章小結25-27
• 第3章 基于準同步采樣的動態(tài)諧波分析算法27-39
• 3.1 算法原理27-32
• 3.1.1 迭代求積運算27-31
• 3.1.2 諧波參數(shù)計算31-32
• 3.2 噪聲對算法的影響分析32-35
• 3.3 諧波分析算法流程35-36
• 3.4 諧波分析算法的復雜度36-38
• 3.5 本章小結38-39
• 第4章 仿真實驗與分析39-51
• 4.1 含基波和2～21次諧波的信號仿真實驗39-41
• 4.2 基波頻率波動不含白噪聲時諧波仿真實驗41-45
• 4.3 白噪聲影響時諧波仿真實驗45-49
• 4.4 本章小結49-51
• 第5章 實際測量實驗及分析51-65
• 5.1 測量實驗51-55
• 5.1.1 數(shù)據采集模塊52
• 5.1.2 數(shù)據處理模塊52-55
• 5.1.3 數(shù)據存儲模塊55
• 5.1.4 實際測量實驗的實現(xiàn)步驟55
• 5.2 測量結果分析55-60
• 5.2.1 動態(tài)測量誤差來源55-56
• 5.2.2 校準方案及校準流程56-59
• 5.2.3 校準后結果的偏差分析59-60
• 5.3 實驗結果的不確定度評定60-63
• 5.4 本章小結63-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學位期間學術成果71-72
• 附錄B 攻讀碩士學位期間參與的科研項目72-73
• 附錄C 攻讀碩士學位期間獲得的獎勵73

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本文編號：862164