間諧波成分是指周期性交流量中含有非基頻頻率整數倍的頻率分量。由於波動性負荷在運行過程中頻繁地從配電系統取用快速變動的電能，即出現衝擊性功率變化，造成公共連線點電壓在短時間裡急劇變動，並且明顯偏離標稱電壓值。由於一般用電設備對電壓波動的敏感程度遠低於白熾燈，因此閃變成為判斷電壓波動的依據。
基本介紹
- 中文名：間諧波成分
- 外文名：interharmoniccomponent
- 定義：周期性交流量中含有非基頻頻率
- 套用學科：電力
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
簡介,電壓波動與閃變,奇數頻點插值修正方法,基於奇數頻點插值修正算法的電壓閃變檢測,總結,
簡介
閃變的檢測主要分為包絡線檢測和頻率幅值確認兩大類。平方解調法、整流檢測法和有效值檢測法能檢測出穩定的單一頻率調製的正弦電壓波動信號，在處理時變的非正弦電壓波動信號時可能帶來誤差。Hilbert 變換是一種非平穩信號處理方法，能夠快速提取出閃變的包絡；當信號畸變程度較大時會影響測量精度，需要首先進行去噪處理。Prony算法是一種基於最小二乘法的線性擬合方法，所需原始數據較少，實時性較高；但對噪聲較為敏感，且存在疊代不收斂的問題。調幅波中各頻率分量參數的精確估算是準確衡量閃變嚴重度的前提，需要用頻譜方法準確得到調幅波中的定量信息。傳統FFT 算法處理非平穩信號時存在頻譜泄漏問題，直接檢測閃變信號，由於調製分量頻率很低，很難將其與低頻噪聲區分開來，分析結果精度受到影響。從電壓閃變形成的公式出發，討論了由電壓閃變轉化的間諧波對具有的特點，並基於此區分引起閃變的調幅波和一般間諧波。
討論了間諧波與閃變的關聯性，並基於IEC 61000-4-7 推薦的採樣視窗長度和形狀提出一種基於頻譜估計的電壓閃變估計方法，能夠在檢測間諧波的同時得到閃變參數及其評價指標。首先由電壓閃變形成的公式得到調幅波-間諧波對的雙邊帶特性；考慮電壓閃變最大覺察頻率範圍確定間諧波對頻率閾值。由電力畸變分量共生機理可知：間諧波初相位會影響其與基波的調製效應，不能忽略；間諧波與基波調製可表示為AM調製信號和PM調製信號的疊加；調幅波與基波調製為單純的AM調製且其轉化的間諧波對滿足雙邊帶特性和間諧波對頻率閾值，由此可區分間諧波對和一般間諧波分量，通過正弦載波的幅度調製求得電壓閃變信號的參數。奇數頻點插值修正方法能夠有效地分離信號中的諧波和間諧波成分、抑制它們之間的頻譜干擾。仿真算例對簡單閃變信號、含有高頻間諧波和噪聲的多頻閃變信號分別進行檢測，並與平方法和Prony 方法進行了對比分析，驗證了該方法的有效性和準確性。
電壓波動與閃變
由於閃變是對電壓波動的幅值、頻率和相位通過白熾燈後人眼視感的反應，所以產生閃變的根本原因是電壓波動的幅值、頻率和相位。因此重點討論電壓波動的幅值、頻率和相位，不分別討論均方根波動和峰值波動。
通常電壓波動被看成以工頻電壓為載波，其電壓的均方根值或峰值受到以電壓波動分量作為調幅波的調製。
隨著高電壓、大容量衝擊性或波動性設備的大量使用，諧波和間諧波的污染嚴重增加，還引起了閃變等電能質量問題，造成電網信號嚴重畸變。
提出任意電力系統畸變信號都能用幅度調製（AM）和相位調製（PM）的形式解釋。當兩頻率分量幅值相等，頻率關於基波對稱時：如果相位相加為基波相位的兩倍，則為單純的幅度調製（AM）；如果相位相加為π，則主要為相位調製（PM）。由上可知，間諧波的初相位會影響信號調製，因此不能忽略。
引起閃變的調幅波與間諧波的不同點：調幅波引起的閃變部分只有幅度調製，其轉化的間諧波對具有雙邊帶特性，且頻率處於15~85Hz內（50Hz系統）；間諧波引起的閃變部分為幅度調製和相位調製的疊加，因此其幅值、頻率和相位都不滿足雙邊帶特性且頻率沒有限制。
當電壓信號中含有兩個間諧波時，要產生單純的幅度調製或相位調製，頻率、幅值、相位都需要達到相當苛刻的條件，實際工程中很難達到。因此可根據以上結論區分由調幅波轉化的間諧波對和信號中本身存在的間諧波。
奇數頻點插值修正方法
奇數頻點插值修正法是一種高解析度算法，它對噪聲不敏感，在通過插值解決柵欄效應的同時抑制諧波之間、諧波與間諧波之間的旁瓣頻譜干擾，並能準確提取出信號中微弱成分，計算精度高。
基於奇數頻點插值修正算法的電壓閃變檢測
閃變信號通過三角變換可表示為基波和其他頻率分量的疊加；間諧波與基波調製可表示為AM 調製信號和PM 調製信號的疊加；調幅波與基波調製為單純的AM 調製，則其轉化的間諧波對滿足雙邊帶特性和間諧波對頻率閾值。因此可以根據該間諧波對的特性將其從電壓信號中提取出來，再通過信號轉化等式求出對應的調幅波參數。
首先將信號自乘求平方，然後通過0.05~35Hz的帶通濾波器。因此，頻率為89Hz和225Hz的間諧波分量都被濾除掉，但89Hz的間諧波處於間諧波頻率閾值內屬於引起閃變的間諧波，卻無法被檢測。由此可見，平方法由於帶通濾波器導致其無法檢測引起閃變的部分間諧波參數。
方法2對該複雜閃變信號用時0.765s卻只能檢測出5個頻率分量的頻率值且誤差較大，而其幅值和相位無法得到。由於該複雜閃變信號含有多個頻率分量，導致Prony算法不收斂；且間諧波幅值較小，而Prony算法對噪聲的抑制能力較弱，無法準確提取微弱的間諧波分量。結合雙邊帶特性和間諧波/間諧波對頻率閾值提取出調幅波轉化的間諧波對，根據信號轉化等式求得調幅波參數。
該複雜閃變信號中各頻率分量間隔很小，幅值均低於基波幅值的10%且幅值相近。上述仿真結果表明本文方法通過插值解決同步問題並且能夠克服多個頻率分量的相互干擾，準確度高，能夠有效測量含有微弱分量的複雜信號。電力系統信號中，理論上調幅波轉化的間諧波對的頻率和基波頻率對稱、幅值相等。
總結
（1）討論間諧波與閃變的關聯性，提出一種基於頻譜估計檢測電壓閃變的方法，能夠在測量間諧波的同時得到閃變參數，便於實際工程套用，如風電的閃變測量等。
（2）基於IEC61000-4-7推薦的採樣視窗長度和形狀已被國標GB/T17626.7-2008推薦採用，增加了方法的通用性。
（3）奇數頻點插值修正方法在通過插值的同時抑制旁瓣泄漏；能準確提取出信號中的微弱成分，計算精度高；抗噪能力強，在低信噪比條件下仍能精確檢測間諧波信號參數。
（4）主要討論的是基頻被調製的情況，在多數情況下是符合實際的。但當間諧波幅值被放大後，其與諧波調製產生的閃變可能處於支配地位。如何更加完善的檢測電壓閃變的參數，有待進一步深入研究。
