Signal Processing for Voltage and Current Measurements in Power Quality Assessment

摘要

De evolutie van energiesystemen tijdens recente decennia verhoogt de interesse in spanningskwaliteit. Het toenemend gebruik van niet-lineaire en gevoelige belastingens, bijvoorbeeld de voedingen van computers, communicatie en elektronische apparaturen, etc., leidt tot een geleidelijke verslechtering van de spanningskwaliteit. Eender wat voor soort spanningskwaliteitsproblemen (spanningsdip/swells, harmonischen, ‘flicker’, en overgangsverschijnselen), allen stellen problemen voor aanbieders en klanten. Tevens laat de evolutie van Digitale Signaalprocessor de toepassing van moderne technieken van signaalverwerking zoals Fouriertransformatie, Wavelettransformatie, Kalman filter en Fuzzy Logic toe om correct de veranderingen in spanning- en stroomgolven te analyseren en te beschrijven. Gezien deze tendensen, worden de meettechnieken voor opsporing, getalsmatige weergave en beoordeling van deze spanningskwaliteitsproblemen een hoofdthema.Dit proefschrift concentreert zich op de behoefte aan de ontwikkeling van nauwkeurige meettechnieken om verschillende verwante spanningskwaliteitsproblememen te detecteren, analyseren, kwantificeren en classificeren. Dergelijke technieken moeten aan eisen voor spanningskwaliteitmetingen in ‘real-time’ voldoen. In het bijzonder worden behandeld:1) Nieuwe signaalverwerkingstechnieken, zoals ‘Discrete Energy Separating Algorithm’ (DESA) en ‘Analytic Signal’ (AS), om te karakteriseren en extra informatie uit gemeten signalen te halen, dewelke een belangrijk deel van spanningskwaliteit zijn.2) Implementatie van een volledig digitale flickermeter volgens de norm IEC 61000-4-15. Deze kan gebruikt worden als stand-alone of als deel van een methodologie voor de meting van de ‘flicker’ van windturbines net, die volledig in de norm van IEC 61400-21 wordt beschreven.3) De ontwikkeling van een nieuwe techniek die de Wavelettransformatie van analytische signalen implementeert. De methode is geschikt om verschillende aspecten van spanningskwaliteit te evalueren en te beoordelen en de waarde elektrische energie correct te bepalen.4) Implementatie en vergelijking van vermogendefinities die door Czarnecki en de norm IEEE 1459 worden voorgesteld. Door deze te combineren wordt een nieuwe methode om de verantwoordelijkheid voor harmonische vervorming te bepalen, ontwikkeld. Voorts zijn de vermogens, die overeenkomstig de norm van IEEE worden verkregen, aangewend als input voor een nieuw fuzzy systeem om spanningskwaliteit storingen te classificeren.De experimentele resultaten worden besproken om de geldigheid en de toepasselijkheid van de voorgestelde methodes aan te tonen. Aspecten van de DSP implementatie zoals prestatieanalyse, o.a. complexiteit, foutenschatting, aanpassingsvermogen aan onmiddellijke signaalveranderingen worden ook overwogen. Gezien de resultaten, wordt een groot potentieel voor een nieuwe generatie vermogensmonitors met een hoge flexibiliteit, hoge nauwkeurigheid en hoge met classificatiecapaciteit aan de hand van de voorgestelde methodes te integreren op basis van moderne DSP technologieën, ingeschat.