测算电网频率和谐波的新方法

现代电子技术Modern Electronics TechniqueApr. 2024Vol. 47 No. 82024年4月15日第47卷第8期0 引 言电网中高比例的新能源发电以及大量电力电子设备的应用，加之不平衡、非线性等种类繁多的负荷及储能设备的接入，使得电网中的谐波含量进一步增加。

未来电力系统中分布式新能源更易与大量的电动汽车储能等组成微电网，利用电动汽车充放电设备进行电网谐波补偿能够提高电网电能质量，减少传统治理设备的投入，降低配网的投资与运行成本。

但非理想电网条件下，性能优良且精准的谐波检测方法是补偿电网谐波的基础。

目前谐波检测算法主要有：基于瞬时无功功率理论的p ⁃q 法、i p -i q 法、FBD 法、离散傅里叶变换法以及自适应谐波检测法等[1]。

p ⁃q 法在电网电压波形发生畸变时，DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.08.019引用格式：马玉立，原浩，陈良亮，等.基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q 三相谐波检测方法[J].现代电子技术，2024，47（8）：121⁃125.基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q三相谐波检测方法马玉立1，3， 原 浩1，2， 陈良亮1，2， 赵 阳3（1.国电南瑞南京控制系统有限公司， 江苏 南京 210000； 2.南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司， 江苏 南京 210000； 3.南京师范大学 电气与自动化工程学院， 江苏 南京 210000）摘 要： 随着分布式电源大规模接入电网，电力系统中频率波动、电压不平衡以及谐波畸变等问题日益严重。

在这样不平衡和失真的电网条件下，传统i p -i q 谐波检测法已不能满足工程需要。

为解决这一问题，文中提出一种基于DSOGI⁃PLL 与ANF⁃LPF 的i p -i q 三相谐波检测方法。

一方面，采用DSOGI⁃PLL 提高复杂电网下提取基波相位的能力；另一方面，采用一种具有选择性谐波滤波能力的改进结构LPF ，来提高谐波检测的抗干扰能力。

随着相关次数 的增加 ， 谐波和直流分量将会 呈现指
手 ＝ ＝ ＞ ０ ， 则
那么 ， 式（ ８ ） 可 以变化为 ：
＝
如果对上式求导 ， 得：
Ｒ ＝ 一 — ∞ ０ ｓ ｉ ｎ ）
２ ‘ ‘
（ ５ ）
继续对上式求导 ， 得：
”
从上式 可 以看 出 ， 单个 Ｒ ｎ ７ ） 有 可能等 于零 ， 但 是
电子质量 （ ２ ｏ １ ３ 第ｏ ８ 期）
置化 位数， ｍ
二次 及三 次 谐波含 量
（ ｂ ） 信 号噪 声 比为 ４ ０ ｄ Ｂ
图 ３ 三次 自相关频 率估 计 精度 与 Ａ Ｄ量 化位 数 的关 系图
图 ６ 频 率估计 精 度与 二次 及三 次谐 波含量 的 关 系图
图４ 所示为频率估计精度与基波初相角 的关 系图 ，
图 ５ 二次 谐 波和频 率估 计 精度
—＿ － ＝ ＝ ： ＇
３
电子质量 （ ２ ０ １ ３ 第！ ｏ ８ 期）
一种新的电网频率测量方法
令． ｒ ＝ ， 则式（ ２ ） 改写成 ：
∞ｏ ＝ ：
Ｒ ： ｃ 。 鲫 ∑竽 ｃ 。 ｓ ） ＋ ｃ ｆ ２
厶 ＝ １ 厶
实际 中都是离散采样 ， 是采样频率 的周期 ， 则有 ：
（ ６ ）
Ｊ ｖ
一 ＿血 ｏ ｓ ㈥
２ ‘
∑Ｒ （ ｎ 绝 对不 可 能等 于 零， 解 决了 在 某 些点 误差过
Ｒ＝ ｌ
式（ ６ ） 除以式 （ ４ ） 再开方 ， 得：
大 的问题 。这种原理的频率估计算法框图如图 １ 所示 。
电 网 信

电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言：现代社会对电力的需求越来越大，电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。

然而，电力系统在运行过程中会面临一些问题，如谐波问题。

谐波是电力系统中的一种普遍现象，它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。

因此，对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析，提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。

一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。

电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。

谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。

2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面：（1）设备损坏：谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高，进而加速设备的老化和损坏；（2）电网损失：谐波会导致电网中的有功和无功损失增加，降低系统的效率；（3）通信干扰：谐波会对通信设备产生干扰，降低通信质量和可靠性。

二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题，需要进行谐波分析，找出谐波源，并提出相应的处理措施。

目前，谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。

1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系，以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。

常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。

（1）傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分，并得到各频率成分的幅度和相位信息。

通过对电压或电流波形进行傅里叶变换，可以得到具体的谐波频率及其振幅，从而判断谐波的产生原因。

（2）小波变换小波变换是一种时频分析方法，能够同时提供时间和频率信息。

它通过对信号进行连续的分解，得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况，更能反映谐波在时间上的变化特性。

2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。

常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。

谐波检测方法谐波是指在正弦波中，频率是基波频率的整数倍的波。

在电力系统中，谐波是一种常见的问题，它会导致电气设备的过热、损坏甚至系统的不稳定。

因此，对谐波进行有效的检测和分析是非常重要的。

本文将介绍几种常见的谐波检测方法。

首先，最常用的方法是使用谐波分析仪进行检测。

谐波分析仪是一种专门用于检测电力系统中谐波的仪器，它可以测量各次谐波的幅值、相位和频率，帮助工程师们全面了解系统中的谐波情况。

通过谐波分析仪的检测数据，可以快速准确地定位谐波源，并采取相应的措施进行治理。

其次，另一种常见的谐波检测方法是使用数字保护装置进行在线监测。

数字保护装置在电力系统中起着重要的作用，它不仅可以对系统的电气参数进行监测和保护，还可以实时检测系统中的谐波情况。

通过数字保护装置的在线监测，工程师们可以及时发现系统中的谐波问题，并进行相应的调整和控制，确保系统的安全稳定运行。

另外，还有一种比较简单粗暴的方法是使用示波器进行检测。

示波器是一种常见的通用仪器，它可以显示电压和电流随时间变化的波形图像。

通过观察波形图像，工程师们可以初步判断系统中是否存在谐波，并大致了解谐波的频率和幅值。

虽然示波器不能像谐波分析仪那样精确地测量各次谐波的参数，但在一些简单的情况下，也可以发挥一定的作用。

最后，还有一种比较新颖的方法是使用智能电网技术进行谐波检测。

智能电网技术是近年来发展起来的一种新型技术，它可以实现对电力系统的智能监测和控制。

通过智能电网技术，工程师们可以实时监测系统中的谐波情况，并利用智能算法进行分析和预测，为系统的稳定运行提供有力的支持。

总之，谐波检测是电力系统中非常重要的一环，它关乎着系统的安全稳定运行。

针对不同的情况，工程师们可以选择合适的方法进行谐波检测，及时发现和解决系统中的谐波问题，保障电力系统的正常运行。

希望本文介绍的几种谐波检测方法能够为工程师们在实际工作中提供一定的参考和帮助。