傅里叶变换在电力系统谐波分析中的作用
电力系统中谐波分析与治理
电力系统中谐波分析与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而，谐波问题却成为了影响电力系统质量的一个不容忽视的因素。
谐波不仅会导致电力设备的损坏，还会增加电能损耗，降低电力系统的可靠性。
因此，对电力系统中的谐波进行深入分析，并采取有效的治理措施，具有十分重要的意义。
一、谐波的产生要理解谐波，首先需要了解它的产生原因。
谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括各种电力电子设备，如变频器、整流器、逆变器等，以及电弧炉、荧光灯等。
以变频器为例，它通过对电源进行快速的通断控制来实现对电机转速的调节。
在这个过程中，电流和电压的波形不再是标准的正弦波，而是包含了各种频率的谐波成分。
整流器在将交流电转换为直流电的过程中，由于其工作特性，也会产生谐波。
同样，电弧炉在工作时，电弧的不稳定燃烧会导致电流的剧烈变化，从而产生谐波。
二、谐波的危害谐波的存在给电力系统带来了诸多危害。
对电力设备而言，谐波会使变压器、电动机等设备产生额外的损耗，导致设备发热增加，缩短使用寿命。
对于电容器来说，谐波电流可能会使其过载甚至损坏。
在电能质量方面，谐波会导致电压和电流波形的畸变，使电能质量下降，影响用电设备的正常运行。
例如，对于计算机等精密电子设备，谐波可能会引起数据丢失、误操作等问题。
此外，谐波还会增加电力系统的无功功率，降低功率因数，从而增加线路损耗和电能浪费。
三、谐波的分析方法为了有效地治理谐波，首先需要对其进行准确的分析。
目前，常用的谐波分析方法主要有傅里叶变换、小波变换和瞬时无功功率理论等。
傅里叶变换是谐波分析中最常用的方法之一。
它可以将一个复杂的周期性信号分解为不同频率的正弦波分量，从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
然而，傅里叶变换在处理非平稳信号时存在一定的局限性。
小波变换则能够很好地处理非平稳信号，它通过对信号进行多尺度分析，可以更准确地捕捉到信号在不同时间和频率上的特征。
谐波检测仪的原理
谐波检测仪的原理谐波检测仪是一种用于检测电力系统中谐波含量的设备。
在电力系统中，谐波是一种频率高于50Hz基波频率的周期性波形。
谐波的存在会引起很多问题，如电磁干扰、能量损耗等。
因此，谐波检测仪的使用对于保护电力系统的稳定运行和提高电力质量至关重要。
原理谐波检测仪的原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种将时域波形分解为频域信号的方法。
它把一个信号看作是许多不同频率的正弦波的叠加。
在谐波检测仪中，傅里叶变换可以用于将系统中的谐波分解成它们的频率和幅度。
谐波检测仪的输入信号是从电力系统中获取的电压或电流信号，既包含基频分量，也包含谐波分量。
检测仪通过数字信号处理(DSP)芯片对信号进行处理。
DSP芯片会将输入信号和一个基波参考信号进行比较。
比较的结果就是谐波的分量。
在使用谐波检测仪的时候，我们可以通过设置不同的测量参数来捕捉不同谐波分量的存在。
一般来说，电力系统中谐波的分量主要有三种：•第一类谐波：主要集中在电力系统的50Hz的整数倍处，如100Hz，150Hz等。
•第二类谐波：主要集中在奇数倍基频的整数倍处，如150Hz，250Hz 等。
•第三类谐波：主要集中在偶数倍基频的整数倍处，如200Hz，400Hz 等。
因此，在选择谐波检测仪的时候，我们需要根据需要监测的谐波类型来选择不同的测量频率和测量参数。
应用谐波检测仪广泛应用于电力系统中。
它可以帮助我们实时监测电力系统中谐波分量的存在和程度。
最常见的应用包括：1.发现谐波源：通过监测到谐波分量的类型和程度，我们可以找出电力系统中的谐波源，然后采取相应的措施来减少谐波的存在。
2.过滤谐波：大多数电气设备对谐波非常敏感，过量的谐波会导致设备的损坏和能源的浪费。
通过使用谐波检测仪，可以有效地过滤谐波，从而保护电气设备并减少能源的浪费。
3.评估系统性能：谐波对于电力系统的运行和性能有很大影响。
通过监测系统中的谐波分量，我们可以实时评估电力系统的性能，并采取相应的措施来保持系统的良好运行状态。
电力系统谐波分析的高精度FFT算法
电力系统谐波分析的高精度FFT算法摘要：大量电力电子装置的迅速普及使得电网的谐波污染日益严重，谐波影响电力设备的安全使用，也对周围的通信系统和电网以外的设备带来危害。
谐波危害的严重性已引起人们的高度关注，出现了一些针对谐波的分析方法。
在非同步采样情况下快速傅立叶变化存在较大的误差，特别是相位的误差，无法直接用于电力系统谐波分析。
为了减小非同步采样对快速傅立叶变换的影响，提高电力系统中的谐波分析精度，文中通过加窗和插值对原算法进行了改进。
仿真结果表明，改进后的算法在非同步采样时，分析精度有显著提高。
关键词：FFT；电力谐波；分析近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电力系统谐波污染日益严重，已成为影响电能质量的公害，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响。
所以对电网中的谐波含量进行实时测量，确切掌握电网中谐波的实际状况，对于防止谐波危害，维护电网的安全运行是十分必要的。
电力系统的谐波分析，通常都是通过快速傅立叶变换(FFT)实现的。
然而FFT存在栅栏效应和泄漏现象，使算出的信号参数即频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足准确的谐波测量要求。
为了提高FFT算法的精度，V.K.Jain等提出了一种插值算法，对FFT的计算结果进行修正，可以有效地提高计算精度。
在此基础上，T.Grandke又利用海宁(Haning)窗减少泄漏，进一步提高了计算精度。
海宁窗w(n)＝0.5－0.5cos(2πn/N)是一种余弦窗，它仅包括两项。
如果增加余弦项的项数，可进一步减少泄漏。
1 离散傅立叶变换的泄漏现象和栅栏效应在实际谐波测量中，所要处理的信号均是经过采样和A/D转换得到的有限长的数字信号，这相当于对原始信号乘以一个矩形窗进行截短。
信号同步和非同步采样的离散频谱见图1。
图1同步采样的频谱由图1可以看出，同步采样时，采样序列的离散傅立叶变换（DFT）谱是单一的位于wm处的谱线；非同步采样时，频谱变成了以wm为中心、其形状为振荡并逐渐衰减的谱线，即信号频谱的频率成分从wm“泄漏”到其他频率处。
一种高精度的电力系统谐波分析算法
一种高精度的电力系统谐波分析算法1 引言随着现代工业的高速发展，电力系统中的非线性负荷日益增多，电力系统谐波污染问题受到了广泛的重视。
及时、准确地掌握电网中谐波的实际状况对于电力系统的安全、经济运行具有重要的意义。
电力系统的谐波分析常采用快速傅立叶变换（FFT）实现。
然而，电力系统的频率并不是时刻都为额定工频这一恒定值，它会在额定工频左右的一个范围内发生变化。
这样就无法保证这个实时的频率是采样频率分辨率的整数倍，也就无法达到同步采样，这是产生栅栏效应和频谱泄漏现象的主要原因之一。
文［1］~［3］给出了栅栏效应和频谱泄漏现象的产生原理，并指出：插值算法可以消除栅栏效应引起的误差，频谱泄漏引起的误差则需要用加窗函数的方法来消除。
近年来，有关文献在加海宁（Hanning）窗插值算法的基础上提出了加布莱克曼-哈利斯（Blackman-Harris）窗的插值算法［2, 3］。
算法具有较高的精度，但布莱克曼-哈利斯窗有3项系数和4项系数2种形式，在求解每一次谐波的幅值、相角参数时都要解一个一元五次方程（对应3项系数）或一元七次方程（对应4项系数），在运用高级语言采用迭代算法编程实现时，计算量较大。
同时，在不同步采样较严重时，加布莱克曼-哈利斯窗的插值算法对偶次谐波相位的计算依然会存在较大的误差［3］。
近年来，随着人工智能技术的发展，人工神经网络已经被应用于电力系统谐波分析。
应用于电力系统谐波分析的人工神经网络模型有自适应线性人工神经网络［4,5］（Adaline ANN和多层前馈自适应人工神经网络⑹（MLFNN）,运用人工神经网络进行谐波分析具有较高的精度，然而这2种方法均不完美：Adaline ANN模型必须在知道系统精确的基波频率的前提下才能进行精确的谐波分析。
如果不知道系统的精确频率而以50Hz来进行神经网络的训练，误差则较大。
MLFNh网络由于其训练过程的不确定性，一般在应用之前需要大量的训练甚至可能出现完全不能训练和局部极小值的情况，因而无法很好地满足实际应用的要求。
毕业论文《电力系统谐波的检测》
摘要随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。
由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。
谐波是目前电力系统中最普遍现象，是电能质量的主要指标。
电力系统谐波是电能质量的重要参数之一，随着电力电子技术的发展，大量的非线性负载和各种整流设备被广泛的应用于各行各业，使电网谐波含量大大增加，电能质量下降。
谐波给供电众业的安全运行和经济效益带来了巨大影响。
所以，抑制谐波污染、改善供电质量成为迫切需要解决的问题。
因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。
对电力系统谐波的治理，需要电力部门和用户共同参与。
一方面，用户需要电力部门公共电网电能质量能确保用户正常生产用电；另一方面，电力部门也要求用户的生产用电不影响公共电网的正常供电，特别是对于一些会对公必电网电能质量造成睡大影响的大型用户，从源头上进行电能质量的治理是必须的。
本文介绍了谐波的概念、检测及危害，详细介绍了谐波产生的来源于，电力系统中的谐波来自电气设备。
也就是说来自发电设备和用电设备。
同时介绍了谐波的危害，包括对电网运行和用电设备的危害，还包括对继电保护和自动装置的影响。
为了有效补偿负荷产生谐波电流，首先对谐波的成分有精确认识，因而需要实时检测负载电流中的谐波。
本文着重介绍了基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量的理论。
进而研究了电力系统谐波的抑制措施，消除或抑制谐波的对策,可以有效地减小谐波对电网的影响，以消除和防止谐波的影响。
关键词：电力系统谐波；危害；p、q检测方法,；ip、iq检测方法目录摘要 (I)目录 (I)第1章绪论 (3)1.1 谐波的提出及意义 (3)1.2国内外研究状况及进展 (4)1.2.1国外研究现状 (4)1.2.2国内研究现状 (6)1.3本文主要研究的内容 (7)第2章电力系统谐波的分析 (8)2.1 谐波的基本概念 (8)2.1.1 谐波的定义 (8)2.1.2 电力系统谐波的表达式 (8)2.1.3 电力系统谐波的标准 (9)2.2 电力系统谐波的产生 (10)2.3 电力系统谐波的危害 (12)2.3.1 对电机的危害 (12)2.3.2对变压器的危害 (12)2.3.3 对线路的危害 (13)2.3.4 对电容器的影响 (13)2.3.4 对继电保护、自动装置工作的影响 (14)2.3.5 对其通信系统的影响 (14)2.4 本章小结 (14)第3章电力系统谐波的检测 (16)3.1谐波检测的几种方法比较 (16)3.2基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量 (18)3.2.1 瞬时有功功率和瞬时无功功率 (18)3.2.2 瞬时有功电流和瞬时无功电流 (20)3.2.3 基于瞬时无功功率的p、q检测方法 (21)3.2.4 基于瞬时无功功率的ip、iq检测法 (22)3.2.5 检测示例 (24)3.3本章小结 (26)结论 (27)参考文献 (28)附录1 (29)附录2 (32)致谢 (337)燕山大学毕业论文评审意见表 (38)个人简介 (40)第1章绪论1.1 谐波的提出及意义“谐波”一词起源于声学。
FFT在电力系统谐波分析中的应用与研究
2 利用 FFT 进行谐波分析
2.1 同步采样
对电力系统谐波进行分析主要分为三个步骤：必须对信号进行采样，变换为离散序列；
建立数据窗，忽略数据窗前后的信号波形;最后用谐波分析方法对数据窗进行分析。 在进行以上三个步骤时，必须满足以下要求:首先满足采样定理，以免引起混叠，这一
The analysis and research of FFT in electric power system harmonic
Wang Wenwen
School of Information and Electrical Engineering of CUMT, Jiangsu Xuzhou（221008）
原始信号图像
1.5
1
0.5
采样后的信号图像 1.5
1
0.5
0 0
-0.5 -0.5
-1 -1
-1.5 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 t
图 3 原始图形
-1.5 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
三相交流电中含有高次谐波，在仿真的时候，为了能够更加准确的反映出系统运行的性 能，所以特别夸大了高次谐波的含量，由于系统要求分析从 0 到 31 次谐波的分量，所以用 来仿真的波形中只含有这些信号量，取基波频率为 50HZ，而且我们将初相角都设为 0，现 设一个信号，其原始图形如下。
基于电网谐波检测的FFT算法研究及应用
基于电网谐波检测的FFT算法研究及应用随着电力系统的发展和电子设备的普及，电网谐波成为影响电力质量的重要因素之一。
因此，准确检测和分析电网中的谐波成为电力系统稳定运行和电能质量提高的关键技术。
传统的电网谐波检测方法主要采用滤波器法，但由于电网的非线性和复杂性，这种方法往往无法满足实际应用的精度要求。
因此，基于快速傅里叶变换（FFT）的谐波检测方法逐渐成为研究的热点。
FFT算法是一种高效的频谱分析方法，通过对电网信号进行傅里叶变换，可以将时域信号转化为频域信号。
在电网谐波检测中，可以将电网信号输入FFT算法，得到电网的谐波频谱，并通过分析谐波频谱来检测电网中的谐波成分。
基于电网谐波检测的FFT算法研究主要包括两个方面：一是对电网信号的预处理，二是对谐波频谱的分析。
在电网信号的预处理中，常常需要对电网信号进行采样和滤波处理，以保证输入FFT算法的信号质量。
而在谐波频谱的分析中，则需要对FFT算法得到的频谱进行峰值检测和谐波成分提取。
基于电网谐波检测的FFT算法在电力系统中有着广泛的应用。
首先，它可以用于电网谐波污染的监测和分析，通过对谐波频谱的分析，可以确定谐波的类型、频率和幅值，从而找到谐波源并采取相应的措施进行补偿。
其次，它可以用于电力设备的故障诊断，通过对电网信号进行谐波分析，可以判断设备是否存在谐波产生或传播的问题，并及时进行维修和保养。
此外，基于电网谐波检测的FFT算法还可以用于电能质量监测和电力系统的优化运行。
总之，基于电网谐波检测的FFT算法是一种有效的电力质量分析方法。
通过对电网信号的傅里叶变换，可以实现电网谐波的检测和分析，为电力系统的稳定运行和电能质量的提高提供了可靠的技术支持。
未来，我们需要进一步研究和改进FFT算法，以适应电力系统的发展需求，并推动其在实际应用中的广泛推广和应用。
基于傅里叶变换的电网谐波分析毕业设计
精选文档毕业论文（设计）题目：基于傅里叶变换的电网谐波分析系部名称：信息工程系专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：201 年月日欢迎下载，希望能帮到您摘要电力是现代社会不可缺少的重要能源。
随着科技的发展电力系统中谐波的危害与影响也越来越多。
本文归类并分析了现有谐波检测方法的检测精度、速度、延时和实时性,指出基于傅里叶变换的检测法既可检测谐波又可用于频谱分析。
有关谐波问题的研究涉及的内容很广，包括对畸变波形的分析方法、谐波源分析、谐波测量及在谐波情况下对各种电气量的测量方法、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制、谐波限制标准等。
其中谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，也是研究分析谐波问题的出发点和主要依据。
由于谐波具有固有的非线性、随机性、分布性、非平稳性以及影响因素的复杂性等特征，难以对谐波进行准确测量，为此许多学者对谐波测量问题进行广泛研究，各种谐波测量方法相继出现。
本文根据有关资料，对谐波测量方法进行综述。
关键字：傅里叶变换，谐波检测，同步采样analysis of power network based on Fourier transformAbstractElectricity is an important energy indispensable to modern society. With the development of science and technology in the power system harmonic harm and influence is also more and more. This paper classified and analyzed the existing harmonic detection method of real time and accuracy, speed, delay, pointed out that based on Fourier transform method can detect the harmonic and can be used for spectrum analysis. Studies on the problem of harmonic content is very wide, including the distortion of waveform analysis method, harmonic analysis, harmonic measurement and in the case of harmonic source for all kinds of electric parameters measurement, power grid harmonic power flow calculation, compensation and harmonic suppression, harmonic limits, etc. The harmonic measurement is an important branch of the harmonic problems, and is the starting point of the research and analysis the harmonic problem and main basis. Because the harmonic has inherent nonlinearity, randomness, distribution, nonstationarity and the complexity of the factors affecting the characteristics, hard to accurate measuring of harmonic, therefore many scholars conduct extensive research problems of harmonic measurement, harmonic measurement methods appeared. In this paper, in accordance with the relevant information on harmonic measurement methods were summarized.Key words: Fourier transform, harmonic detection, synchronous sampling目录1 一级标题 (1)1.1 二级标题 (1)1.1.1 三级标题 (1)结论 (2)致谢 (3)参考文献 (4)1 一级标题正文1.1 二级标题正文1.1.1 三级标题正文绪论1.1课题的研究背景电网容量越来越大，结构越来越复杂，很多的非线性负载使得电力系统中的谐波污染越发难以治理，谐波的产生会降低电能的生产利用效率；使电气设备过热、产生振动和噪声，老化绝缘，缩短其寿命，还可能引起电力系统局部产生串并联谐振，使谐波含量越来越大，烧毁电容器设备。
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傅里叶变换在电力系统谐波分析中的作用在电力系统中，谐波是一种常见的问题，它会引起电网中的各种异常现象，如发热、振动和设备损坏等。
因此，对于电力系统中的谐波分析非常重要。
傅里叶变换是一种经典的数学工具，被广泛应用于电力系统中的谐波分析。
本文将介绍傅里叶变换在电力系统谐波分析中的作用，并探讨其应用。
傅里叶变换是一种将一个信号分解为一系列正弦和余弦函数的数学工具。
其原理是将信号表示为不同频率分量之和，这样可以更好地理解信号的频谱特性。
在电力系统中，一般会使用傅里叶级数或傅里叶变换来对电压与电流信号进行分析。
傅里叶变换在电力系统谐波分析中的主要作用是分离和识别谐波成分。
通过对电压与电流信号进行傅里叶变换，可以将原始信号分解为不同频率的谐波成分。
这样，可以清晰地看到每个谐波成分的幅值和相位信息。
通过分析这些谐波成分，可以确定谐波的频率、幅值以及观察其在系统中的传播和衰减情况。
傅里叶变换的另一个重要作用是提供基于频率的谐波分析。
通过将信号转换为频域表示，可以得到频率和幅度之间的关系。
这对于分析电力系统中出现的谐波问题非常重要。
例如，在变电站中，傅里叶变换可以帮助我们确定故障电流中的谐波频率和幅值，并选择适当的滤波器来减少谐波对系统的影响。
此外，傅里叶变换还能帮助我们理解谐波的产生机理。
通过观察谐波信号的频谱特性，我们可以分析引起谐波的原因，例如非线性负载
或电力设备的故障。
这样可以及时采取相应的措施来改善电力系统的谐波问题。
纵观电力系统谐波分析的发展，傅里叶变换在其中起到了至关重要的作用。
它为我们提供了一个更清晰的视角来理解和解决电力系统中的谐波问题。
通过将谐波分析与傅里叶变换相结合，我们能够更好地识别谐波成分，提供基于频率的谐波分析，并深入了解谐波的产生机理。
总的来说，傅里叶变换在电力系统谐波分析中发挥着重要作用。
它不仅能够分解信号，确定谐波成分，还能提供基于频率的谐波分析，并帮助我们理解谐波的产生机理。
有鉴于此，傅里叶变换成为了电力系统谐波分析不可或缺的数学工具。
希望通过本文的介绍，读者能更加深入地理解傅里叶变换在电力系统谐波分析中的重要性，为电力系统的稳定运行做出贡献。