谐波分析

报告中提出基于卫星和无线时间同步的线路传感器可采集配网线路在特定时间断面的电流、电压/电场波形，并支持零序合成，结合人工智能技术可实现故障分析、预测式维护、负荷电流分布、电流谐波分析等配电物联网高级应用。

为提高谐波分析精度，分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差，阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上，提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力，以尽量高的采样速率进行AD采样，同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响，并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明，所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力，提高谐波分析精度。

针对单相级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier, CHBR)输入输出瞬时功率不平衡导致直流侧电压中含有二倍频纹波，造成网侧电流低次谐波污染的问题，提出了一种嵌入N次陷波滤波器的混合控制策略。首先根据CHBR数学模型和双闭环控制策略，分析CHBR网侧电流谐波产生的机理及推导其谐波分布规律。其次在dq旋转坐标系下的前馈解耦控制基础上，引入瞬态直接电流控制思想。然后分析了N次陷波滤波器对网侧电流谐波的抑制效果，给出N次陷波滤波器参数设计和离散方法。接着详细讨论了N次陷波器嵌入电流内环控制的设计方法，该方法有效抑制了网侧电流的3、5、7次等低次谐波，减少了PI控制器的负荷。最后，实验结果表明所提控制策略具有更小的电压超调和更短的动态响应时间，明显降低了网侧电流畸变率。

本专利属于电力设备保护领域。避雷器运行故障具有潜伏性、突发性、不易监测等特点，同时其运行电流受环境温度、电网谐波等干扰因素的影响较大，降低了其监测准确性。如何抑制干扰因素对信号采集的影响，提高避雷器在线监测准确率，是电力设备保护领域迫切需要解决的难题。在本专利之前，避雷器运行状态监测方法主要包括谐波分析法和容性补偿法两种。本发明提出对温度、谐波进行主动修正，同时利用云端服务器对阻性电流进行谐波分析，创新提出基于差值平均法的故障判据。与已有技术相比具有突出的实质性改进，实现了避雷器在线监测技术的突破。 本专利所主张的避雷器运行状态在线监测与诊断方法，主要针对变电站避雷器目前的监测现状提出，具有较强的灵活性和可扩展性，可适应智能电网的发展，同时亦可推广至全省及全国其它电网，具有巨大的社会效益：一、在线监测数据为判断避雷器的运行状况提供了极为重要的依据，有益于进一步完善避雷器在线监测手段和巡视检查制度、不断探索并逐步建立以避雷器实际状态为检修维护依据的科学检修方式，同时为变电运行、检修、管理人员提供了实时、直观而全面的设备状态信息，为及时发现设备的异常和缺陷提供了准确的数据，极大地减轻了生产运行人员现场巡检和检修维护的工作量提高电网运行水平和运行可靠性，促进巡检模式的转变以及状态检修的完善；二、开展避雷器的设备评估和状态检修，可以改变不合理的定期维修制度，根据各种监测、试验、分析、判别方法和数据变化规律及趋势，结合前期出现的征兆和系统的历史与现状信息，考虑环境因素，对避雷器运行状态进行评估，判断其属于正常或不正常方式，发现潜伏性故障，并对异常状态做出预警，以便运行人员及时加以处理，有助于减少设备的重复停电或不必要停电，同时，降低了运行维护的成本，提高了资金和资源的使用效率，减少了日常维护工作量，有效提升了集约化管理水平，减少人力、财力浪费，提高了供电可靠性。