[發明專利]一種低壓分路監測設備的諧波分析方法

在審

• 申請號: 202210079293.1
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114414886A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 陳科明;胡曉雙;蔡孟君;吳耀增
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明涉及一種低壓分路監測設備的諧波分析方法。本發明通過諧波分析，得到電力諧波中的諧波含有率和諧波畸變率，根據諧波含有率和諧波畸變率對電能質量進行評價，對電力系統進行故障預判和故障分析。本發明兼顧了信息化監控與就地指示的需求。

技術領域

本發明屬于低壓電氣技術領域，具體涉及一種低壓分路監測設備的諧波分析方法。

背景技術

我國長久以來，由于電力部門針對低壓電網的建設與運維管理還不盡如人意，只注重主網的建設發展，導致低壓電網在線監測技術在國內研究起步遲緩。隨著電力用戶用電負荷及用電意識的不斷提高，用戶對低壓電網的可靠運行及供電安全要求越來越高，大幅度增加的用電需求使得電力部門對低壓電網的可靠運行高度重視，將在線監測技術應用于低壓電網的建設管理已成為國內電力行業一個熱門研究方向。

當非線性負載兩端加上正弦電壓時，基波電流會發生畸變，從而導致諧波的產生。由于諧波的產生，對電網造成電能污染，導致正弦電壓波形畸變，從而使得電力系統的裝置設備運行時發生很多的異常現象甚至故障，電力諧波同時也會對低壓分路監測設備的計量精度產生影響。

隨著越來越多非線性負載接入電網系統，電網中的諧波污染愈加嚴重，電能質量急劇下降，對整個電力系統留下了巨大的安全隱患，通過諧波分析能夠為電力系統出現故障和異常現象時的分析以及電能質量評價提供數據參考，因此對電網中的諧波進行分析具有很好的實際意義。

發明內容

本發明針對以上問題，提出了一種能夠對電網中諧波進行分析的低壓分路監測設備的諧波分析方法。

本發明的技術方案是：所述低壓分路監測設備包括外殼和控制電路，所述控制電路包括主控模塊、電源模塊、計量模塊、串口通信模塊，溫度采集模塊、狀態指示模塊、按鍵模塊；所述主控模塊采用STM32F103C8T6單片機，所述計量模塊采用V9203作為計量芯片。

所述計量芯片與主控芯片通過SPI接口進行數據交互。計量芯片能夠通過SPI硬件接口形式向主控芯片發送電壓/電流ADC原始波形以供主控芯片進行諧波分析。

所述諧波分析流程按照以下步驟進行：

1)設備上電，供給理論電壓和理論電流值，計量芯片被喚醒，并完成自校驗；

2)計量芯片采集電壓/電流ADC原始采樣波形；

3)主控芯片向計量芯片請求ADC數據，并使能計量芯片的主SPI接口發送ADC數據；

4)計量芯片接收到請求后通過主SPI口向主控芯片回傳數據，一次完成32-bit數據傳送；

5)主控芯片對用于諧波分析的數據進行插值加窗處理；

6)對處理后的諧波信號進行諧波分析；

7)得到電網中的諧波信號值、諧波含有率和諧波畸變率。

步驟5)中，為減少頻譜泄露，采用Hanning窗函數對其進行加窗處理；

為使得諧波參數更加接近實際值，采用雙峰插值的方法進行修正。

所述修正步驟如下所示：

a)采用Hanning窗后SRFFT變換后得到諧波的幅值、相位；

b)計算離基波頻率最近點的值；

c)得到頻譜的最大值后，計算其頻譜線兩側的最大值y₁₁和y₂₂，即是基波頻率兩側距離最近的頻率；

d)根據得到的y₁₁和y₂₂，來修正基波的幅值和頻率；