同步相量数据驱动的间谐波精确还原与电力系统应用

随着新能源的迅猛发展，电力电子设备的广泛应用导致电力信号中出现了频率在次同步和超同步范围内的间谐波。这些间谐波的存在不仅影响电能质量，严重的甚至可能导致电网的次同步振荡，对电力系统的稳定性和安全性构成威胁。因此，间谐波的检测和管理变得尤为重要。本文主要关注如何利用同步相量数据来有效地还原和分析这些间谐波。 同步相量测量单元（PMU，Phasor Measurement Unit）作为一种高级的电力系统监控设备，其高精度的实时相量测量能力为间谐波的研究提供了强有力的数据支持。作者提出的算法基于PMU测量的复数相量，设计了一种创新的次/超同步间谐波提取方法，旨在克服常规频谱分析在频率和幅值准确性上的不足。 针对频谱分析中可能出现的频率估计误差和幅值偏差，文章提出了一种分步处理策略。首先，采用能量重心法对间谐波的计算频率进行修正，这种方法利用信号的能量分布特点，通过能量重心的计算来更精确地确定间谐波的频率。其次，针对幅值问题，作者引入了最小二乘法进行校正，这种方法通过最小化误差平方和来调整间谐波的幅值估计，提高了精度。 通过仿真验证和实际电力系统录波数据的测试，作者证明了这种基于同步相量数据的间谐波还原算法在面对复杂的电气量环境，如存在多个对称和非对称间谐波、高噪声等情况下，能够有效地并且准确地估计出间谐波的频率和幅值。这对于电力系统运行状态的监控和故障诊断具有重要意义，有助于提高电力系统的稳定性和可靠性。 本文的工作不仅提供了一种实用的间谐波分析工具，而且对于理解和控制电力系统中的非线性行为，特别是在新能源电力接入增加带来的挑战方面，具有理论和实践价值。此外，研究结果对于优化电力系统的设计、保护设备的选型以及制定有效的电力质量控制策略都有积极的推动作用。