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电能质量扰动检测和分析的研究

刘应梅  
【摘要】:本文分析了目前电能质量问题引起广泛关注的原因,综述了国内外电能质量研究的现状,重点对电能质量扰动检测、电压暂降分析和特征提取、暂态扰动分析和特征提取、电能质量扰动信号压缩等问题进行了深入研究,主要内容和成果如下: 1.针对电能质量扰动检测中存在的问题,提出一种基于Dyn测度的实时扰动检测方法。首次将Dyn测度有关概念引入电能质量研究领域。在溢流仿真的基础上,提出了一种高效的Dyn测度算法。分析表明扰动信号中畸变点的Dyn测度与峰谷点的Dyn测度有较大差异,根据这些差异可以检测信号的畸变点。测试表明,基于Dyn测度的扰动检测方法是一种有效的电能质量扰动检测方法,能够实时、准确地检测多种电能质量扰动,包括各种暂态扰动、电压暂降和周期性扰动。 2.采用仿真工具和STFT时频分析方法对短路故障、变压器激磁和大容量电动机起动引起电压暂降进行分析和特征提取。结果表明变压器激磁引起的电压暂降扰动中通常含有2~5次谐波分量。通过合理选择STFT的窗函数和窗长度参数,可以实现扰动信号中不同频率分量的分离和提取。通过实例,分析了三种电压暂降扰动的主要特征,从而为扰动识别和进一步采取控制措施提供了依据。 3.为了提取暂态扰动的特征信息,本文提出应用Prony算法对暂态信号进行建模和分析。本文对配电系统中的电容器操作事件及暂态电压放大现象进行了EMTP仿真研究,并应用Prony算法对暂态信号进行建模和分析,提取暂态信号各分量的频率、阻尼、振幅和相位信息。所得结果验证了Prony算法对暂态信号分析的有效性。 4.针对电能质量扰动数据存储问题,本文提出了一种新的数据压缩方法。通过分析电力扰动信号的时频局部特征,提出了最小极大值法,并对影响压缩效果的分解层数和频带重叠问题进行了研究。采用四种故障类型下测取的扰动信号对新方法进行了测试,测试结果表明,提出的压缩方法在保证时频局部特征不丢失的条件下,可以获得较高的压缩比。


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