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【探究】电能质量问题及谐波对电能计量的影响

北极星输配电网  来源:电能质量解决方案    2015/11/20 8:54:41  我要投稿  
所属频道: 电能质量  关键词:电能质量 谐波 电能表 

2.3谐波对数字式电能表的影响

数字式电能表是在电子式电能表的基础上提出的,它是使用数字乘法器,采用A/D转换器将电压和电流进行数字化相乘,可以达到很高的测量准确度。数字式电能表通常在一定周期内对电压、电流信号进行采样处理,当系统频率波动时,采样周期很难达到与实际的信号频率同步,就会出现频谱泄漏和栅栏效应,使电能计算出现误差。

以下介绍几种减小采样误差的方法:

(1)先测频后采样

先通过测量信号波形相继过零点间的时间宽度来计算频率,再根据得到的频率确定采样周期进行采样和谐波分析。

(2)测频和采样同时进行

由于电力系统中的频率是经常波动的,所以采样时间间隔应该随着系统频率f1的波动而变化,这就是频率跟踪算法。最初是同步采样跟踪系统频率的变化,采样频率fS不再是恒定不变的,当系统频率发生变化时,采样频率fS自动在中心采样频率fS0上下波动,通过动态调整采样周期TS来实现fS/f1=N为不变整数,以保证采样频率与信号频率同步。

(3)先采样后测频

这是在传统FFT算法的基础上提出的,是针对解决FFT算法在非同步采样时存在较大误差问题提出的方法,而且这两种算法可以明显地提高测量精度。

①基于修正采样序列的FFT算法:主要是用于当采样频率与系统频率不同步时,进行谐波分析。当采样不同步时,首先对原始采样序列做泰勒级数展开,忽略高阶系数,得到新序列,从而对信号采样序列进行一次修正,得到基本满足整周期采样的采样序列。然后再应用FFT进行谐波分析,计算出各次谐波的幅值和相角,最后得到基波功率和基波电能。

②基于插值同步化的FFT算法:它是从非同步采样数据的同步化角度寻求解决频谱泄漏问题的方法。该同步化方法的思想是在截取M个非同步采样点的基础上构造整周期的N个理想同步采样点,即通过在时域上采用插值方法得到近似理想同步采样点序列。

由于目前各种数据采样技术和算法已经发展得比较成熟,因此,数字式电能表可以在谐波存在的条件下,比较好地对电能进行计量。

3结束语

总之,电能作为国民经济和人民生活的主要能源,电能计量关系到发电、供电和用电三方的经济利益,所以电能计量必须准确合理。由于电网中谐波的普遍存在,对电能计量造成了较大的影响,因此,有必要开展对这一问题的深入研究。

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原标题:电能质量问题及谐波对电能计量的影响

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