基于HHT的微网中谐波与间谐波的检测与分析
基于HHT变换的微网电压闪变与谐波检测新技术
中图分类号 ： Ｍ ３ Ｔ ７２
文献标志码 ： Ｂ
基于Ｈ Ｔ Ｈ 变换 的微 网电压 闪变与谐 波检测新技术
费 丽强１李鹏１李 晓春１ 娜２叶飞 ， ， ， 赵 ，
（． 电 力大 学 新 能 源 电力 系统 国家重点 实验 室， １华北 河北 保 定 ０ １０ ；． 理 工 大学 ， 宁 大连 １６２ ） ７ ０ ３２大连 辽 １０４ Ａ ｅ Ｄ ｅｅ ｔｏｎ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｏ ｌａ ｅＦｌｃ ｒ ａ ａ ｍ ｏ ｃ ｎ Ｍ ｉｒ ｇ ｉ Ｎ ｗ ｔ ｃ ｉ ｃ ｌ ｇ ｆＶｏ ｔ ｇ ｉｋｅ ｎｄ Ｈ ｒ ｎｉｓｉ ｃ ｏ ｒ ｄ Ｂａ ｅ ｎ ＨＨ Ｔ ａ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ ｓｄｏ Ｔｒ ｎｓｌ ｍ ｔＯ ０
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基于HHT的电力系统谐波分析
第１ ９卷 第 ３期 ２ ０ 年 ９月 ０７
江 苏 工 业 学 院 学
报
Ｖｏ ９Ｎｏ ３ Ｌ１ ．
Ｓｅ ２０ ７ ｐ． ０
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【文献综述】基于HHT方法的电力系统电能质量检查
文献综述电气工程及其自动化基于ＨＨＴ方法的电力系统电能质量检查前言随着社会的不断发展，电能成为使用最为广泛的能源之一，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。
电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。
据统计，电网用电负荷中异步电动机占的比例最大。
电网电压和频率的偏差、谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响电机的转速、力矩和发热，从而影响生产工效和产品质量[1]。
对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常等均有重要意义。
电能质量的好差直接关系到国民经济的总效益。
所以人们对电能质量问题的重视并不是近几年的事，只不过早的时候对电能质量认识比较简单，主要局限在保持电网频率和电压水平(即静态或平均偏差不过大)上[1]本综述介绍了电能质量的检测方法：FT、STFT、小波、HHT等。
并对这些方法的优缺点进行了比较。
FT对稳态信号的分析比较好，但是对非平稳信号的分析能力差。
而STFT 可以解决FT所具有的非平稳性差的问题，但是它具有频谱泄露的问题；小波变换可以解决上述的不足，但小波变换对谐波分析的效果欠佳。
基于此，本论文应用HHT方法对电能质量扰动进行电测，该方法是98年提出来的，针对非平稳非线性信号提出来的新方法。
论文应用HHT方法对电压骤升、电压骤降、电压间断、暂态震荡、暂态脉冲和谐波进行分析和检测。
结果表明HHT方法对平稳和非平稳信号的处理效果都非常好。
正文1. 电力系统电能质量产生问题的原因(1)非线性负荷在电力系统中，非线性设备及负荷大量存在，诸如电视机、录像机、计算机、调光灯具等，由于具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。
在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因电流的不平衡变化也能使波形改变。
以上家用电器虽然功率较小，但是非常普及，也是谐波的主要来源之一。
在工业生产中，冷轧钢机是典型的非线性负荷，轧钢时功率大，回程空载时电功率小。
基于小波变换和HHT的分布式并网系统谐波检测方法
基于小波变换和HHT的分布式并网系统谐波检测方法李正明;徐敏;潘天红;陈武晖【摘要】In distributed connected grid system, there is serious harmonic pollution caused by wide use of inverter units and access of nonlinear loads. The traditional detection methods such as Fast Fourier Transform and wavelet analysis heavily depend on synchronous signal detection or basis functions selection, and don’t satisfy the requirements of the harmonic detection of micro grid environment. Therefore, a novel harmonic detection and analysis method under the mode of micro-sources connected in parauel is proposed combining the wavelet transform with HHT. The method uses multi resolution analysis of wavelet transform to process the original signal. Then, a series of intrinsic mode function (IMF) components are obtained from the processed signal by using empirical mode decomposition algorithm, and the fundamental component and harmonic are extracted from the IMF components. Finally, the frequency and amplitude of signal are calculated by using the Hilbert transform. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm has high precision and good real-time characteristics. Furthermore, the algorithm can satisfy the requirements of the harmonic detection of distributed connected grid system.%在分布式电源并网系统中，大量逆变装置的使用与非线性负载的接入，给电网带来严重的谐波污染，传统的检测方法（如：快速傅里叶变换、小波分析等）对同步信号检测、基函数选取有较大的依赖性，难以适应微电网环境下的谐波检测要求。
HHT算法在电力系统谐波分析中的应用研究
（ ２ ）
经过 反变换 ， 得 解析信 号 （ ￡ ） 一 （ ￡ ） ＋Ｊ ｙ （ ） ． 由解
析信 号 ， 可求 出信 号 对 应 的 瞬 时 幅值 ａ （ ￡ ） 、 瞬时 相
（ ３ ）
（ ４ ）
本文 概述 了 ＨＨＴ 的基 本 理 论 ， 进 而将 其 应 用
于 电力谐 波分 析 中． 通过 Ｅ ＭＤ（ Ｅ ｍｐ ｉ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ Ｄｅ — ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 分解 ， 实现 各 次 谐 波 的提 取 和 区分 ． 通
： ＝＝
．
㈣
过 Ｈｉ ｌ ｂ ｅ ｒ ｔ 变 换 得 到各 次谐 波 的瞬 时幅 值 和瞬 时频 率， 并能 准确 得 到谐波 信号 突变 的 时刻．
ＨＨＴ算法 流程 图见 图 １ ．
［ 收 稿 日期 ］２ ０ １ ３ —０ ９ —１ ６ ［ 基 金 项 目］国 家 自然 基 金 项 目（ ６ １ ０ ７ ２ １ ３ ０ ） ， 湖 北 省 科 技 厅 自然 基 金 项 目 （ ２ ｏ １ Ｏ ｃ Ｄ Ｂ Ｏ ２ ５ Ｏ １ ）
［ 文 章 编 号 ］１ ０ ０ ３ —４ ６ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ４ ９ — ０ ４
Ｈ Ｈ Ｔ 算 法 在 电力 系统 谐 波 分 析 中的应用 研 究
程 琼 ， 陈 明 德
（ 湖 北 工 业 大 学 电气 与 电子 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ８ ）
［ 作 者简介］程
琼（ １ ９ ５ ９ 一） ，女 ， 湖北武汉人 ， 湖北工业大学教授 ， 研 究方向为电力系统故障诊断
５
湖 北 工 业 大 学 学
《微网光伏发电系统中谐波的治理研究》范文
《微网光伏发电系统中谐波的治理研究》篇一一、引言随着科技的发展和环保意识的提高，微网光伏发电系统作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛关注和应用。
然而，在微网光伏发电系统中，由于各种因素导致的谐波问题也逐渐显现，影响了系统的正常运行和电力质量。
因此，研究微网光伏发电系统中谐波的治理问题显得尤为重要。
二、微网光伏发电系统中的谐波问题谐波是指电力系统中由于非线性负载、变换器等设备引起的电压或电流波形偏离正弦波的畸变现象。
在微网光伏发电系统中，由于光伏电池板、逆变器等设备的非线性特性，容易产生谐波。
这些谐波会严重影响电力系统的正常运行，导致设备损坏、能源浪费、电能质量下降等问题。
三、谐波治理的必要性针对微网光伏发电系统中的谐波问题，进行治理的必要性主要体现在以下几个方面：1. 保护设备：谐波会导致设备过热、损坏，甚至引发火灾等安全事故。
通过治理谐波，可以保护设备正常运行，延长使用寿命。
2. 提高电能质量：谐波会影响电能质量，导致电压波动、闪烁等问题。
治理谐波可以提高电能质量，满足用户对电力质量的需求。
3. 节能减排：谐波会导致能源浪费，治理谐波可以减少能源损失，实现节能减排的目标。
四、谐波治理方法及技术研究针对微网光伏发电系统中的谐波问题，可以采取以下治理方法及技术研究：1. 安装滤波器：在光伏发电系统中安装滤波器，对谐波进行滤波处理，减少谐波对电力系统的影响。
2. 优化设备选型和配置：选择具有较低谐波含量的设备和优化设备配置，从源头上减少谐波的产生。
3. 采用先进的控制技术：通过采用先进的控制技术，对逆变器等设备进行控制，减少谐波的产生和传播。
4. 研发新型材料和器件：研发具有低谐波特性的新型材料和器件，提高光伏发电系统的性能和效率。
5. 建立谐波监测系统：建立谐波监测系统，实时监测电力系统中谐波的含量和分布情况，为治理谐波提供依据。
五、实例分析以某微网光伏发电系统为例，通过安装滤波器、优化设备选型和配置、采用先进的控制技术等措施，对系统中的谐波进行治理。
希尔伯特-黄变换在谐波和间谐波检测中的应用
希尔伯特-黄变换在谐波和间谐波检测中的应用王海露【摘要】提出了一种检测电力谐波和间谐波的方法.将Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)用于谐波检测中,应用该方法可以提取任意频次的谐波信号.首先,运用经验模态分解处理含谐波的信号,得到一组平稳的固有模态函数分量.然后,对每个固有模态函数分量进行希尔伯特变换,得到每个模态分量的瞬时幅值和瞬时频率,从而检测出各种分量的谐波和间谐波的参数.仿真研究表明该方法的可行性与有效性,并且可以准确地确定谐波的幅值、频率和时间.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2010(027)001【总页数】4页(P43-45,54)【关键词】谐波;间谐波;希尔伯特-黄变换;经验模态分解;固有模态函数【作者】王海露【作者单位】滁州城郊供电公司,安徽,滁州,239000【正文语种】中文【中图分类】TM93谐波是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性所造成的波形畸变。
如今,随着大量非线性电力元件的应用,电网中的谐波情况越来越复杂,不仅存在频率是工频整数倍的谐波,而且存在大量的非整数倍的间谐波,给电力系统的安全经济运行带来了危害,同时间谐波的存在也增加了谐波分析的难度。
现行国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T 14549-1993)只对谐波规定了限值和测试方法。
IEC-61000-2-2将间谐波定义为：在电压和电流信号的谐波之间存在频率与基波频率不成整数倍关系的信号。
电力系统中的谐波检测方法主要有基于傅里叶变换的谐波检测、基于瞬时无功功率的谐波检测、基于小波分析的谐波检测和基于神经网络的谐波检测方法等。
基于傅里叶变换的谐波检测是目前应用最广泛的一种方法,使用该方法检测谐波,精度较高,使用方便,但存在频谱泄漏和栅栏效应[1]。
利用加窗、插值算法可以较好地消除频谱泄漏和栅栏效应,提高了非整数次谐波的检测精度,但该算法会导致谐波分辨率降低。
电网谐波数据的检测与分析研究的开题报告
电网谐波数据的检测与分析研究的开题报告一、研究背景电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，也是保障国家经济、社会运转的重要保障。
随着时代的发展，电网负荷不断增加，电气设备的类型和容量也不断扩充。
这些变化给电网带来了新的挑战，其中之一是谐波问题。
谐波是指在电网中，除了基波以外的所有波形，这些波形频率是基波频率的整数倍，会对电力系统的稳定性、可靠性和能效造成影响。
谐波产生的原因是多方面的，包括电气设备的非线性、电力电子器件的应用以及直流输电等。
当前，电力系统谐波问题已经成为一个全球性的问题。
为了解决谐波问题，目前广泛应用的方法是对电网进行谐波检测和分析。
谐波检测和分析可以了解电网中存在的谐波类型、频率、幅度等信息，为问题的解决提供科学依据。
二、研究目的本研究旨在开展电网谐波数据的检测与分析研究，主要包括以下内容：1. 对电网进行谐波检测，了解电网中存在的谐波类型和频率。
2. 分析电网谐波数据，了解谐波对电网稳定性、可靠性和能效的影响，并提出相应的解决方案。
3. 探索新型或改进的谐波检测方法和分析方法，提高谐波检测和分析的准确性和效率。
三、研究内容本研究的主要内容包括：1. 电网谐波检测方法的研究。
基于现有的谐波检测方法，探索新型或改进的方法，提高谐波检测的准确性和效率。
2. 电网谐波数据的采集和处理。
采用现代化的电力计量应用软件和数据采集系统，实现电网谐波数据的采集和处理。
3. 电网谐波数据的分析研究。
对采集到的电网谐波数据进行分析，了解谐波对电网稳定性、可靠性和能效的影响，并提出相应的解决方案。
四、研究方法本研究采用的方法包括：文献研究法、实验研究法、数学统计分析法、计算机仿真分析法等。
在电网谐波检测方面，将同时采用传统的频域分析方法和时域分析方法。
在谐波数据分析方面，将采用现代化的数据分析软件，结合电力系统专业领域的知识和经验，来进行分析和问题解决。
五、研究成果本研究的主要成果是：1. 发表相关领域的论文或学术文章，分享研究经验，推广和普及检测与分析方法。
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ｓ）∑Ｃ （： ｉ ￡ － ｛ －
式 中 ：ｉ Ｉ ｃ 为 ＭＦ分量 ；ｎ ｒ为残 余分 量 。
（ １ ）
进 行 Ｈｉ ｅｔＨ ａ ｇ变换 ，能 得 到信 号 的瞬 时 幅值 ｌ ｒ ｕｎ ｂ —
和 瞬 时 频率 。对 于谐 波 而言 ， 这种 时频 分 析 方 法 能
当 ｒ 为常数 或 者基本 呈单 调 趋势 时 ， ＭＤ分 解 ｎ Ｅ 就 可 以停 止 。
根 据 信 号 自身 的特 性 进行 自适 应分 解 ， 不 存 在 基 且
函数 的选 择 问题 ， 以实 现微 网谐 波 的 自动提 取 。 可
１２ Ｈｌｅｔ 换 ｉ ｒ变 ｂ
对于Ｉ ＭＦ分 量 的 Ｈｉ ｅｔ ｌ ｒ变换 ， 如下 定义 ： ｂ 有
号， 只要 选 择 合 适 的小 波 基 ． 可 以使 小 波 变 换 在 就 时域 和频 域都具 有 表征 信 号局部 特 征 的能力 。但 是 小 波 变 换方 法 是一 种 基 于基 函数 展 开 的理 论 。 同样
的 问题 运 用 不 同 的 基 函 数 进 行 处 理 所 得 到 的结 果 是 不 同的 ， 优基 的选择 在 很 大程 度 上 取 决 于设 计 最 者 的经 验 ， 没有 规律 可循 。 希 尔 伯 特 一 变 换 （ ｉ ｅｔ Ｈ ａ ｇＴ ａｓ ＹＩ 黄 Ｈ ｌ ｒ ｕ ｎ ｒｎｆ Ｉ， ｂ — ｏ Ｔ ＨＨ ）是 Ｎ ｒｅ ． ａ ｇ等人 于 １ ９ Ｔ ｏｄ ｎＥＨｕｎ ９ ８年 提 出 的一 种 完全 自适 应 的时频 分 析方 法［ １ 与其 他时 频分 析 ９］ －。 １
２１
谐 波 的检 测 及 补偿 研 究 已经 日趋 成熟 ， 而对 于 间谐
波 问题 的研 究 尚在 探索 之 中［ １ ５ － ６ 目前 ， 电力谐 波 的检 测方 法 大 都 是 快速 傅 里 叶 变 换 （Ｆ ） Ｆ Ｔ 和小 波 变换 （ ＷＴ）－。对 于整 数 次谐 波 ， 鄙
小 值 所 形 成 的下 包 络 线 的平 均 值 在 任 一 点 处 都 为
零 。Ｅ ＭＤ分解 过 程如 图 １ 所示 。
Ｆｒ Ｆ ｒ能对 其进 行精 确 的检 测 ，但 是 对 于非整 数 次谐
波 ， Ｆ Ｔ则 存 在 较 大 的 误 差 ， 易 产 生 栅 栏 效 应 用 Ｆ 容
和频 谱 泄露 。虽 然栅 栏效 应 引起 的误 差可 以用 插值
进行 Ｅ ＭＤ分 解 ， 得到 信号 的 固有模 态 分量 （ｎｒ ｓ Ｉｔｎ ｉ ｉ ｃ Ｍｏ ｅＦ ｎ ｔ ｎ Ｉ ） ｄ ｕ ｃｉ ，ＭＦ ，然后 对 Ｉ Ｆ分 量进 行 Ｈｉ ｅ ｏ Ｍ ｌ ￣ ｂ
ｃ）１ ｉ ： （ 一 ｒ
叮 Ｊ一 Ｔ ＊
ｔ －
ｄ ７ Ｉ
（） ３
崮 １ ＥＭＤ 的 分 解 流 程 图
最 终 信 号 可 以 表 示 成 ｒ个 Ｉ ／ ＭＦ分 量 和 １个 残 ， 余 分量 的和 的形 式 ， 达式 如式 （ ） 表 １ 所示 。
方 法相 比 ， Ｈ Ｈ Ｔ不 仅 适用 于分 析 非线 性 、非平 稳 信 号 ． 且 对 于 线 性 、 稳 信 号 的 分 析 比其 他 时 频 分 而 平
算法来改善 ， 用加 窗 函数 可 以减 小频 谱 泄 漏 引起 的
误 差 ，但 是对 于各 次 谐 波 的参 数 要单 独 进 行 校 正 ， 计 算 量较 大且 这 ２种算 法都 使频 率 分辨 率 降低 。小
波变 换 具有 多 分 辨率 特 性 ， 以 由粗 及 细 地 观察 信 可
正 变换 ：
１ Ｈ Ｔ变 换 的基 本 原 理 Ｈ
ＨＨ Ｔ方 法 由经 验 模 态 分 解 （ ｍｐｒ ａ Ｍｏｅ Ｅ ｉｃ ｌ ｄ ｉ
／ １二 ｄ ／ ［ ｃ 』
反 变换 ：
电 网 技
（ ２ ）
术
Ｄ ｃｍ ｏｉｏ 。 ＭＤ） 及 希 尔 伯 特 变 换 （ ｌｅｔ ｅｏ ｐ ｓｉｎ Ｅ ｔ Ｈｉ ｒ ｂ Ｔａ ｓ ｒ ， Ｔ ２部分 组成 。其核 心 部分 在于 对信 号 ｒｎｆ ｌ Ｈ ） ｏｎ
则对 于 Ｉ ＭＦ分 量 的 瞬 时 频 率 ， 以 按 式 （ ） 可 ６ 进
行 计算 。
￡＝ ｄ （） ） １ ０ ｔ （） ６
点 和极 值 点 的数 目应 该相 等 或 者最 多 相 差 １个 ； ） ２
连 接 局 部 极 大 值 所 形 成 的上 包 络 线 和 连 接 局部 极
电 网 技 术 一 ｌ ＼》 。Ｊ∽ ｃ Ｄ》 ／ ｚ Ｉ工 ｚ＼ 『
１３ 信 号 的 Ｈｌｅｔ 际谱 ． ｉ ｒ边 ｂ 对 每个 Ｉ ＭＦ分 量 做 Ｈ ｌｅｔ 换 ，就可 以得 到 ｉ ｒ变 ｂ
２ ０Ｈ 。采样频率 为 ６ ０ ｚ采样点数为 ３２ ０ ５ ｚ பைடு நூலகம்Ｈ ， ４ ０ 。
瞬时 幅值 ；（） ￡为相 位 。
） ： ［（） ａｃ ｎＨ［ （） ｃ ｆ］ ０ｔ＝ ｒｔ ［ ｃ ］ ｉ ） ａ ｉ ／（ （） ５
从 物 理学 角 度 出发 ， 号 可 以分 为单 分 量 信 号 信 和 多分 量信 号 。由于希 尔伯 特变 换 只对单 分 量信 号
具有 物 理 意 义 ， 此 。 为 必须 先 通 过 Ｅ ＭＤ方 法 对 信 号 进行 分 解从 而得 到具 有单 一频 率 的 Ｉ ＭＦ分量 。 分解 出来 的 Ｉ ＭＦ分量 应 该满 足 以 下 ２点 要求 ： ） 过零 １其
一ｚ》 。 ＼ Ｉ／ Ａｖ ｚ
得 到解 析 信号 （） ： 为
（）ｃ（）ｊ ｃ ￡］ ＝ ｉ ＋Ｈ［ｉ ） （
（ ４）
变换 ， 而得 到信 号 的瞬 时频 率 和瞬 时幅值 。 从
１１ 经验 模 态分解 ．
上 式还 可 以表 示为 （） 口 ｅ ） 其 中 ，（） ￡＝ （）ｊ 。 吣 ａ ｔ为