基金项目:国家自然科学基金(40874094;重庆市自然科学基金(2008BB6158。收稿日期:2009-11-19第28卷第1期计算机仿真2011年1月文章编号:1006-9348(201101-0307-04非整周期采样谐波有功功率计量的时频域分析俞集辉1,刘金强1,郑可2,付志红1(1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044;2.国家电网公司电能计量器具性能评估实验室,重庆401123摘要:研究电力系统的负载问题,非线性负荷给电力系统带来了大量谐波,谐波电能计量日益受到关注。传统的有功功率计算公式只适应整周期采样方式。从有功功率的基本定义出发,研究了时域内因信号频率偏差影响,同频率以及非同频率谐波电压、电流分量因非整周期采样对有功功率计量的影响,得出时域谐波有功功率和误差计算公式。为实现基波电能与谐波电能分别计量和准确计量,结合有功功率理论和离散傅立叶算法,推导出频域谐波有功功率计算公式,通过Matlab仿真软件进行仿真,结果表明,为谐波功率计量提供了一种可行和有效的方法,并实现了准确的计量。关键词:非整周期采样;谐波;有功功率;误差中图分类号:TM933.3文献标识码:AAnalysisforHarmonicActivePowerMeasurementwithNon-integerPeriodSamplinginTime-frequencyDomainYUJi-hui1,LIUJin-qiang1,ZHENGKe2,FUZhi-hong1(1.StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;2.LaboratoryForthePerformanceAssessmentofElectricalMeteringDevicesStateGridCorporation,Chongqing401123,ChinaABSTRACT:Non-linearloadinpowersystemhasbroughtagreatdealofpowersystemharmonics,andharmonicenergymeasurementgetsagrowingconcern.Conventionalcalculationformulasofactivepowerareonlysuitabletobeusedininterger-periodsamplingsignals,anditisnotfittonon-interger-periodsamplingsignals.Begunwiththebasicdefinitionsofactivepower,theeffectcausedbythesamefrequencyanddifferentfrequencyvoltageandcurrentharmonicsingalsduetofrequencywindageofnon-interger-periodsamplingsignalstotheactivepowermeasurementisstudied,anddevelopcalculationformulasoftheactivepowerandtheirerrorsintimedomainforvariousharmonicsignals.Tomeasurefundamentalfrequencypowerandharmonicpowerseparatelyandexactly,activepowertheoryanddiscreteFourieralgorithmarecombinatedtodevelopcalculationformulasoftheactivepowerinfrequencydomainforvariousharmonicsignals,anditisafeasibleandeffectivemethodforharmonicactivepowermeasurement.ThecalculationformulashavebeentestifiedbyMatlabsimulationusingexamplesimulation.KEYWORDS:Non-interger-periodsampling;Harmonics;Activepower;Error1引言电力系统中的负载可分为线性负载和非线性负载。电力系统中非线性负载吸收电源提供的基波电能,同时将一部分基波有功电能转化成谐波有功电能注入系统;线性负载除吸收电源提供的基波电能外,还要吸收由非线性负载发出的谐波电能。谐波的存在对电能计量的准确性和合理性产生了极大的影响[1]。电力系统谐波电能计量广泛采用数字采样和数字信号处理技术,离散傅里叶变换(DFT是电参量频谱分析的常用方法[2],快速FFT算法加快了分析谐波参数的处理速度,但需要满足奈奎斯特定理前提下的整周期采样,由于实际电网信号的基频通常会在额定频率附近波动,因此实际采样往往是非整周期采样[3,4]。在非整周期采样情况下,FFT算法会出现频谱泄漏,幅值、相角的计算出现误差。在谐波环境下,微小的基波频率偏差,可以引起很大的高次谐波频率偏差,对谐波功率测量造成很大误差[5,6]。近年来,不少业内人士致力于非整周期采样下谐波功率计量的研究,但一直缺乏与时域有功功率计算相对应的频域的有功功率准确计算公式。文献[7]给出了基于DFT的功率测量算法,但该方法不适于含有谐波信号的有功功率计算;文献[8]提出非整周期功率测量定量修正方法,但没有涉及频域内谐波有功功率计算。本文结合非整周期采样时域内的有功功率误差组成,推导出与时域对应的...