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《湖南大学》 2009年
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电能质量参数检测算法的研究

江亚群  
【摘要】:随着国民经济和现代科学技术的飞速发展,电能质量问题正受到越来越多的关注。全面有效的检测和分析是改善和提高电能质量的前提和依据,快速、先进、有效的参数估计算法是实现有效检测和分析的基础。 由于电力信号的复杂性和电能质量内涵的扩展性,以及不断提高的测量精度、广度与测量速度的要求,电能质量指标参数测量技术有待进一步发展和提高。 本文依据国内外相关电能质量标准,结合电能质量研究现状和工程实际需要,应用数字信号处理技术及电力系统自动化技术,研究电能质量中最重要和最受关注的指标参数的测量理论和估计算法。主要工作包括: 1)提出了一种基于自适应短时傅里叶变换的基波参数估计算法,并以此算法为基础计算电压偏差、频率偏差、三相不平衡度和功率因数等基本电能质量参数。算法采用固定的采样周期,采样频率不需随信号频率的变化而调整,实现简单;算法不需要迭代运算,可一次得到参数估计值,计算量小,响应时间快;通过采用矩形自卷积窗,并自适应地确定与信号频率相适应的时间窗宽度,有效抑制了频谱泄漏对基波参数测量的影响,测量精度高。 2)根据谐波和间谐波各自的频谱特征,提出了一种新的谐波、间谐波实时检测算法。算法根据正余弦函数的特性,将各次谐波分量变换成直流分量,经由低通滤波后估计其有效值和初相角;从原信号中去除基波和谐波分量,再通过搜寻频谱极大值获取间谐波频率及有效值和初相角。算法实现简单,精度高,动态跟踪特性好,适合于离散频谱电压、电流信号的谐波、间谐波参数实时估计。 3)谐波、间谐波和闪变关系密切,但现有谐波、间谐波的检测与闪变的检测实现方法不同且无关联。本文推导了间谐波和调幅波对于闪变的等价关系,在此基础上,将间谐波检测和闪变检测结合起来,根据国家标准和IEC标准的闪变检测技术规范,提出了一种基于间谐波估计的闪变参数检测新算法。新算法除了能求取瞬时视感度、短时间闪变值和长时间闪变值等反映闪变强弱的参数外,还能提供电压波动频度和幅度的信息,有利于电压波动与闪变的分析和治理,为闪变检测提供了一种新的实现模式。 4)应用数字图像处理理论,采用图像边缘形态检测算子,实现了暂态电能质量扰动的检测和时间定位。该方法具有实现简单,计算量小,对采样频率要求低,实时性好等特点,可对电压暂降、暂升、短时中断、短时高频振荡、陷波等常见暂态电力扰动进行有效检测。 5)减小背景梯度是实现暂态电能质量扰动检测的关键。针对非扰动情况下电力信号周期交替变化引起的背景梯度,提出了基于Top-Hat形态变换的抑制方法,针对噪声引起的背景梯度,构造了合适的形态滤波器,提高了扰动检测的灵敏度。 6)提出了基于顺序形态学和Top-Hat形态变换的扰动检测方法,既可有效抑制信号平稳变化引起的背景梯度,又具有较好的抗噪声能力,同时很好地保留了扰动信号突变的局部细节,保证了扰动检测灵敏度和时间定位精度。 7)提出了一种改进的单相电压暂降特征参数实时检测算法。通过构造新的变换矩阵,减小了传统方法构造虚拟三相系统的延时,可对单相电压暂降幅值、持续时间和相位跳变等特征参数进行近乎瞬时的估计。分析了单相电压暂降检测时“异动”现象的产生原因,提出了基于形态运算的解决方法。 8)提出了一种改进的三相电压暂降检测算法。针对三相不平衡电压暂降,通过正序dq变换和负序dq变换,经由形态低通滤波得到三相电压的基波正序、负序分量,采用改进的单相电压暂降检测算法得到零序分量,进而得到各相电压暂降的特征参数。改进方法实时性好,参数估计精确,满足电压暂降实时检测的要求,可应用于电压暂降监测、评估及动态电压恢复器(DVR)对电压暂降的实时补偿控制。 本文提出的电能质量参数估计理论和系列算法,为电能质量实时检测和离线分析提供了有效的工具。仿真研究验证了所提算法的可行性和有效性;算法已成功应用于“基于虚拟仪器技术的电能质量综合测试仪”的研制和开发中。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM711

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 高超;基于小波变换与现代谱估计的谐波检测方法研究[D];南京信息工程大学;2012年
2 赵静;电能质量检测算法研究及装置开发[D];山东大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 段虎明;秦树人;;离散频谱校正方法及其在旋转机械振动测试中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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10 丁康;朱小勇;;频谱校正理论的研究与发展[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 易吉良;基于S变换的电能质量扰动分析[D];湖南大学;2010年
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6 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
7 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
8 刘慧芳;非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈铭明;电力间谐波的特性及抑制技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 许明;并联型三相三线制有源电力滤波器的仿真研究[D];大连理工大学;2010年
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4 李天赞;神经网络在电力系统谐波分析中的应用研究[D];长沙理工大学;2009年
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7 谭剑中;统一电能质量调节器滤波技术研究[D];湖南工业大学;2010年
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9 李连玉;基于LabVIEW的电力参数监测系统设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许娅;供电系统中谐波产生原因及限制措施[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2003年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王小华;基于神经网络的数字滤波器设计及谐波检测理论与方法研究[D];湖南大学;2009年
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6 窦晓波;基于IEC 61850的新型数字化变电站通信网络的研究与实践[D];东南大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 楼书氢;配电网中电压暂降源的识别与定位[D];华北电力大学(北京);2007年
9 刘云潺;电压暂降检测方法的分析与研究[D];湖南大学;2007年
10 石佳;暂态电能质量扰动定位的研究[D];湖南大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 欧阳森,宋政湘,王建华,段成刚,王克星,陈德桂;新型电能质量监测系统的设计[J];电工电能新技术;2003年01期
2 雷万钧,李红雨,卓放,吴隆辉,王兆安,林烽,纪勇;基于DFT谐波检测方法的大容量并联型有源电力滤波器的研制[J];电工电能新技术;2004年02期
3 欧阳森;基于顺序形态方法的电力信号处理方法[J];电工电能新技术;2005年01期
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5 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期
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【相似文献】
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1 康继光;;提高电能质量的措施[J];上海电力;2007年01期
2 荣彩霞;熊丽霞;;电压暂降问题及其抑制方法[J];江西电力;2006年06期
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5 钟庆;林凌雪;易杨;张尧;武志刚;;电压暂降问题蒙特卡罗仿真模型比较[J];电力系统及其自动化学报;2010年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 李佳;魏更宇;胡楠;王枞;杨义先;;基于特征自生成的畸形SIP信令检测算法[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张哲;欧盟亚洲电能质量投资项目在华启动[N];中国电力报;2008年
2 中国电力科学院 林海雪;现代社会对供电电能质量的要求[N];中国电子报;2003年
3 人微;电能质量小常识[N];中国电力报;2004年
4 本报记者 刘超辉;电能质量离仲裁还有多远[N];中国电力报;2003年
5 胡俊霞曹建萍;电能质量在线监测仪——为奥运供电保障加道保险[N];国家电网报;2008年
6 王靖;柔性直流输电技术项目启动[N];国家电网报;2008年
7 ;电能质量关乎电网健康[N];中国电力报;2004年
8 记者 吴国瑛;电网“污染”岂容小觑[N];上海科技报;2006年
9 本报记者 方彬 通讯员 孙国彬 王宏兴;提高电能质量有路可寻[N];中国电力报;2004年
10 王国柱;唐山供电QC小组技术创新获奖[N];中国电力报;2007年
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1 江亚群;电能质量参数检测算法的研究[D];湖南大学;2009年
2 刘军;自适应检测算法的性能分析及应用[D];西安电子科技大学;2012年
3 胡玲娜;静止图像数字水印的盲检测算法研究[D];上海交通大学;2010年
4 洪涛;液体火箭发动机涡轮泵实时故障检测算法研究[D];电子科技大学;2012年
5 席景科;时空孤立点检测算法研究[D];中国矿业大学;2010年
6 谢宏威;印刷电路板焊点智能检测算法的研究[D];华南理工大学;2011年
7 李映雪;认知无线电中的频谱感知技术研究[D];北京邮电大学;2013年
8 刘昊;基于时域特性分析的电能质量分析与评估方法的研究[D];中国矿业大学;2009年
9 帅晓飞;距离扩展目标的检测算法研究[D];电子科技大学;2011年
10 许治华;抗几何攻击的图像拷贝检测算法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段义隆;适用于数字化变电站的电能质量检测算法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 曹永镇;基于LabVIEW的风电场电能质量综合监测系统[D];山东大学;2010年
3 李豪举;电力推进船舶电能质量分析[D];江苏科技大学;2010年
4 李强;多符号差分相移键控(PSK)调制半定松弛检测算法研究[D];西南交通大学;2011年
5 柏才盟;无线数字电视信号的频谱检测算法研究[D];大连理工大学;2013年
6 许敏;无参数聚类边界点检测算法的研究[D];郑州大学;2011年
7 林琳;认知无线电中的极化频谱检测算法研究[D];北京邮电大学;2013年
8 吕伟明;基于线性阈值模型与协同方法的社团检测算法研究[D];兰州大学;2013年
9 何琛;心电信号中T波电交替的检测算法研究[D];浙江大学;2011年
10 于红绯;基于乳腺数字X光片的病变检测算法研究[D];东北大学;2008年
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