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暂态电能质量检测与分析的研究

程志友  
【摘要】: 近几年来,由于电力电子器件和非线性装置的广泛应用,使得电网中的电压和电流波形畸变越来越严重,造成了电能质量的恶化。传统的电能质量常用傅立叶变换分析方法,是基于有效值理论,已不适合处理非平稳的暂态电能质量信号。因此采用新的分析方法,对暂态电能质量进行正确的检测、分析和评估就显得十分必要。 本文从电能质量定义和国内外电能质量研究现状出发,分析了目前暂态电能质量问题引起广泛关注的原因,着重对暂态电能质量扰动定位、谐波和间谐波的动态检测、无功功率的测量、暂态扰动信号的分析以及压缩等问题进行了深入研究。主要研究成果如下: 1.提出一种结合Hilberr变换和向后差分的暂态电能质量扰动快速定位方法。该方法在提取暂态电能质量扰动信号的包络的基础上,利用向后差分方法实时检测信号的畸变点来进行定位。实验表明,该方法能够准确地定位暂态电能质量扰动,运算简单,实时性高,从而为扰动信号的分析和进一步采取控制措施提供依据。 2.提出采用S变换时频分析方法动态检测电网中的谐波和间谐波。通过分析表明,S变换采用了窗口宽度与频率成反比的高斯窗,具有频率相关的分辨率,在性能上明显优于小波变换。所得实验结果验证了S变换对谐波和间谐波检测的有效性。 3.从Budeanu无功定义出发,提出了一种S变换与Hilbert变换相结合的非正弦电路无功功率测量方法。该方法利用了Hilbert变换的高精确度的90°相移特性和S变换的先进时频分析方法来测量无功功率。仿真和实测数据表明,该方法精确度高,具有工程的实用性。 4.详细分析了暂态电能质量时变性和非平稳性的特征,提出基波畸变率、扰动畸变率两项暂态电能质量指标以及采用HHT变换对暂态电能质量扰动信号进行分析,通过仿真实验和实际数据来验证所提出的指标的科学性。 5.针对大量电能质量扰动数据的存储和传输问题,提出了一种新的压缩方案。通过对暂态电能质量扰动信号进行实验,从压缩的各项指标综合来看,该方法在保证信噪比的条件下,可以获得较高的压缩比。


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