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基于自适应算法的变电所谐波抑制策略的研究

李庆芳  
【摘要】:课题以某油田配电系统为背景,研究APF(Active Power Filter)在FACTS(Flexible AC Transmission System)中的应用。电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源,导致诸如功率因数低、谐波、电压闪变等一系列不良影响。与之相应的是,油井钻机、潜油电机及螺杆泵电机等整流与变频设备的大量应用使得电网中的谐波与无功问题愈加严重,亟待治理。针对油田配电系统面临的这一难题,本文主要研究内容如下:通过分析谐波对于变电所用电设备在运行的重大影响,论证了谐波治理对于油田电网运行可靠性具有重要意义。基于APF参数设计准则推导进行现场实用模拟,PSAF(Power System Analysis Framework)仿真结果充分证明了将APF应用于油田配电网的可行性。所做工作可为设计油田电网谐波抑制方案提供理论参考与数据支持。基于分析测量过程中的系统反馈误差值对运算权值和步长的影响,提出应用LMS(Least Mean Square)谐波检测方法进行负载谐波检测的控制策略,使信号检测精度进一步得到了提高,可为促进APF谐波抑制的控制精度与效率提供算法计算与控制分析提供参考。设计了一类应用于APF故障检测与隔离滤波器,在故障检测与隔离方面,所提滤波器能够捕获大范围的故障,滤波器残差等级为系统组件的恶化提供了很好的估计。分析表明即使在同时发生数个具有相同特征的故障情况下,即滤波器残差方向并不足以将各故障区分开,依然可以通过分析残差等级的频谱来成功实现故障隔离。开发基于DSP2812的APF实验装置,谐波抑制与无功补偿测试结果表明,所提控制策略可根据信号调理得到的谐波结果实时跟踪负载谐波电流波形,因而可大大提高APF的控制效果,达到国家GB/T14549-93谐波标准要求,从而验证所开发APF的谐波治理的可行性与实用性。


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