基于子空間分解的電網(wǎng)間諧波檢測方法研究.pdf

1、隨著非線性、波動性和沖擊性負(fù)荷在電力系統(tǒng)中的大量出現(xiàn)，電網(wǎng)中電壓電流波形不僅存在頻率是工頻整數(shù)倍的諧波分量，而且還存在大量不是工頻整數(shù)倍的頻率分量，即間諧波。諧波和間諧波對電網(wǎng)的污染越來越嚴(yán)重，對電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成了危害，因此必須進(jìn)行治理。諧波和間諧波參數(shù)的準(zhǔn)確檢測是實現(xiàn)有效治理的前提條件。
　　 本文在總結(jié)和分析了國內(nèi)外間諧波檢測方法后，分析了高分辨率的現(xiàn)代譜分析法，基于空間譜估計的原理，采用改進(jìn)子空間分解法檢

2、測電網(wǎng)間諧波參數(shù)。子空間分解法將信號觀測數(shù)據(jù)矩陣的相關(guān)矩陣劃分為信號子空間和噪聲子空間，分別利用噪聲子空間和信號子空間的特性引出了噪聲子空間算法和信號子空間算法，即MUSIC類算法和ESPRIT類算法。
　　 在分析了MUSIC算法估計原理后，本文將傳統(tǒng)的MUSIC和Root-MUSIC用于電網(wǎng)間諧波參數(shù)的估計，并對求解過程中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析和改進(jìn)。針對實際電網(wǎng)采樣信號為實數(shù)的特點(diǎn)，在實值MUSIC方法基礎(chǔ)上導(dǎo)出Root-M

3、USIC方法的實數(shù)實現(xiàn)形式。研究了幾種估計幅值和相角的最小二乘類方法后，實值Root-MUSIC結(jié)合Prony估計間諧波參數(shù)的方法可以大大減少計算量，提高估計精度。通過仿真分析，比較和驗證了MUSIC及其改進(jìn)方法估計間諧波參數(shù)的性能。
　　 基于ESPRIT算法的思想，采用基本ESPRIT、LS-ESPRIT和TLS-ESPRIT三種方法實現(xiàn)電網(wǎng)間諧波參數(shù)的估計。分析了三種方法在求解過程中的矩陣計算量以及特征值和奇異值分解次數(shù)，

4、將只需一次特征值分解的改進(jìn)ESPRIT方法用于間諧波分析。系統(tǒng)仿真了陣元數(shù)和噪聲對幾種ESPRIT方法估計間諧波參數(shù)精度的影響，驗證了改進(jìn)方法的實時性和有效性。
　　 系統(tǒng)研究兩類子空間分解法中估計性能較好的實值Root-MUSIC和TLS-ESPRIT的間諧波參數(shù)估計性能。在低信噪比下，驗證了本文采用AIC準(zhǔn)則估計信號源數(shù)的準(zhǔn)確性，據(jù)此劃分出噪聲子空間和信號子空間。仿真分析了噪聲、采樣數(shù)和陣元數(shù)對兩種方法估計精度的影響，兩種方