随着电力系统非线性负荷及冲击性负荷的不断增加,电能质量问题日益突出,而社会对电能质量的要求却越来越高。改善电能质量的关键,首先是能够对电能质量进行全天候、全方位的实时监测和管理。为此本文研发了一种配电网分层分布式电能质量实时监测与管理系统。该系统目前已在广西电网某110kV变电站成功运行,为该地区提供大量电能质量数据,并为进一步的电能质量综合治理提供依据。 首先,本文简要介绍了电能质量的定义、分类、指标和相关国家标准,重点分析了目前常用的几种谐波检测方法的优缺点和适用范围,并根据现场需求对快速傅里叶变换(FFT)法进行了技术改进,以此作为本系统的谐波检测方法。 其次,针对变电站的整体构造和电气设备分布,设计了分层分布式结构,将本系统分为三层。其中,现场间隔层负责对电网实时数据进行采集,以及与前置机通讯;网络通信层连接管理应用层和现场间隔层,负责将从底层采集到的数据按约定格式打包处理并传递给上层系统;管理应用层是用户接口部分,实现站内实时信息的汇总和数字、波形、图表等多种形式的显示,并具有电能质量实时治理仿真以及系统管理的功能。接着,详细介绍了系统各层的硬件组成和软件设计,包括现场间隔层基于DSP的检测终端,网络通信层的数据采集、数据发布模块,以及管理应用层电能质量管理系统。 然后,针对广西电网某110kV变电站电能质量的现状和需求,分析了常用三种电能质量综合治理措施的优缺点和在本电站中的适用情况,为了克服注入式混合型有源滤波器(Hybrid Active Power Filter with Iniection Circuit:IHAPF)注入支路谐波注入能力与无功过补的矛盾,提出一种新型的双谐振注入式混合型有源滤波器(Hybrid Active Power Filter with Double-resonance Injection Circuit:DIHAPF),给出了拓扑结构,分析了谐波抑制原理与谐波放大情况以及无功补偿特性,介绍了其谐波检测与控制方法,并通过PSIM仿真验证了其先进性和有效性。 最后进行现场安装和调试,同时根据现场电能质量的监测结果,进行了治理方案实施的初步设计,为电能质量治理工程实践的展开提供理论指导和技术参考。
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