基于电力系统谐波源检测与定位方法的研究

摘要

随着社会的进步和发展,电能质量问题逐渐引起人们的重视,并已成为电力系统的重要课题。由于冲击性负荷和非线性负荷逐年大量增多,使得公用电网中的各种干扰成分不断增加,电能质量出现了日益恶化的趋势。因此,电力部门不仅要满足用户对用电量不断增长的要求,还要提供较高电能质量的电力供给。
　　 为保证供电质量,确保系统与用户在额定的范围内正常交易,对用户投入系统运行所产生的影响进行合理的奖惩,才能体现系统和用户对电能质量状况的共同责任。因此,对用户及系统在公关连接点所引起的电能质量污染问题进行责任的准确划分是非常必要。由于划分的依据主要由用户与电力系统双方发射的谐波电流在公共连接点引起的电压降的比例决定,为此,寻求对用户谐波发射水平的准确估计方法,成为了解决责任划分问题的关键。
　　 本文首先叙述了现有的电力系统谐波源检测与定位的方法,从定性和定量的角度对这些方法的优缺点作了系统的分析和总结,然后在现有的谐波阻抗计算方法和用户谐波发射水平评估方法的基础上,给出一种用户侧谐波阻抗和谐波源计算方法。这一方法的基本内容是:通过对系统侧和用户侧分别采用戴维南与诺顿等值电路,由电网参数的复数关系得出相应的回归方程;利用在公共连接点处同步测量得到的谐波电压和谐波电流信号,采用改进的二元线性回归算法,通过回归系数映射出系统和用户的谐波阻抗和量测谐波等值电压源,并跟踪计算用户的谐波发射水平。基于本文提出的方法,构建了相应的仿真模型并进行了仿真计算分析,仿真结果验证了本文方法的有效性。
　　 最后,将目前较为精确的偏最小二乘法对谐波阻抗估计从单相系统拓展到三相不对称系统。通过对星形三相系统模型的分析,建立了非对称电力系统谐波阻抗的矩阵模型,并结合GPS和相量量测技术,由同步采样含有非对称负载的电力系统公共连接点的实测谐波电压和谐波电流波形,采用偏最小二乘算法对此系统的系统侧谐波阻抗矩阵进行估计,从而得到系统侧谐波阻抗矩阵和系统侧谐波电压源。通过设计实验电路,以MATLAB为平台搭建仿真模型,并编程实现系统侧谐波阻抗矩阵和系统侧谐波等值电压源的计算,仿真结果表明所建立的模型是准确有效的。这一结果为研究对阻抗精度要求低的三相不对称运行时的谐波源定位方法奠定基础,以适应电网阻抗波动较大和三相不对称系统运行的实际状况。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究动态

1.3 论文的主要工作

第二章 谐波问题概述

2.1 谐波的相关概念

2.2 谐波源的分类

2.3 谐波的危害和影响

2.4 电网谐波的治理

2.5 本章小结

第三章 谐波源定位与检测的定性分析方法

3.1 基于等效电路的定位法

3.1.1 功率定位法

3.1.2 阻抗定位法

3.1.3 灵敏度定位法

3.2 基于谐波状态估计的定位法

3.2.1 基于非同步谐波功率量测的谐波状态估计定位

3.2.2 基于非同步谐波电压量测的谐波状态估计定位

3.2.3 基于非同步谐波电压电流量测的谐波状态估计定位

3.2.4 基于同步谐波电压电流量测的谐波状态估计定位

3.3 本章小结

第四章 估计用户谐波发射水平的基本方法

4.1 “干预式”估计法

4.1.1 注入法

4.1.2 开关元件法

4.2 “非干预式”估计法

4.2.1 波动量法

4.2.2 双线性回归估计法

4.2.3 稳健回归法

4.3 本章小结

第五章 基于改进的二元线性回归的估计方法

5.1 二元线性回归方法

5.2 二元线性回归估计法的基本原理

5.3 二元线性回归估计法的改进

5.3.1 提高测量精度的方法

5.3.2 基于二元线性回归方法和叠加法的谐波源定位方法

5.4 实验电路仿真分析

5.5 本章小结

第六章 基于三相不对称电力系统的谐波阻抗估计

6.1 偏最小二乘算法原理

6.2 谐波源计算模型

6.3 仿真分析

6.3.1 参数设置

6.3.2 采样点数不同时的仿真分析

6.3.3 三相严重不对称运行时的仿真结果

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

致谢

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