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1、第1 1 卷第2 期2 0 0 7 年3 月电机与控制学报E L E C T R I CM A C H I N E SA N DC O N T R O LV o L l lN o 2M a r c h2 0 0 7小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用王新，黄建(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作4 5 4 0 0 3)摘要：为了防止电力系统谐波危害，保证系统安全运行，必须确切掌握电力系统中谐波的实际情况，正确分析电能质量。根据电网谐波中既存在稳态谐波分量又有暂态谐波分量的特点，依据小波分析具有对非平稳信号的分析和处理能力及多分辨率的特性，将小波变换理论应用于电网谐波检测中提出了利用小
2、波变换实现测量信号各次谐波相位的方法。仿真算侧表明，小波多分辨分析法能够正确地提取电力系统的谐波信号，利用小波分解的尺度系数能得到各次谐波的精确相位，验证了该方法的可行性。关键词：电能质量；谐波；小波变换；相位测量中国分类号：T M 9 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 7-4 4 9 x(2 0 0 7)0 2 0 1 3 4 0 4A p p l i c a t i o no fw a v e l e ta n a l y s i st op h a s em e a s u r e m e n t0 fp o w e rh a r m o n i cW A N GX i n，H U
3、A N GJ i a n(S c h o o lo f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n ga n dA u t o m a t i o n jH e n a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s l t y，5 a o z u o4 5 4 0 0 3，C h i n a)A b s t r a c t：I no r d e rt op r e v e n tt h eh a r m f u l n e s so fp o w e rh a r m o n i ct oe n s u r et h es a f
4、e t yo fp o w e rs y s t e m，i ti sn e c e s s a r yt ou n d e r s t a n de x a c t l yt h eh a r m o n i cc o m p o n e n ti np o w e rs y s t e ma n da n a l y s ec o r r e c d yt h ep o w-e rq u a l i t y A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ep o w e rh a r m o n i cw h i c
5、hi n c l u d e ss t e a d ya n dt r a n s i e n tc o m p o n e n t sa n dt h ew a v e l e ta n a l y s i sa b i l i t yw h i c hp r o c e s s e su n s t e a d ys i g n a l sa n dh a st h ec h a r a c t e r i s t i co fm u l t i r e s o l u t i o na n a l y s i s(M R A)，t h em e t h o do fw a v e l e
6、 tt r a n s f o r r ai sa p p l i e dt ot h ed e t e c t i o no fp o w e rh a r m o n i c T h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rp h a s em e a s u r e m e n to fh a r m o n i cd i r e e t l vf r o mt h ew a v e l e tt r a n s f o r mi sp r o p o s e d I ti sp m v e dt h a tt h eh a r m o n i cs i
7、g n a lc a nb ee x a c t l ye x f f a c t e db yu s i n gt h em e t h o do fw a v e l e tM R Aa n dt h ep h a s ev a l u eo fh a r m o n i cc o m p o n e n tc a nb ee x a c t l yo b t a i n e db yu s i n gt h ea p p r o x i m a t ee o e f-f i c i e n to fw a v e l e td e c o m p o s i t i o nb y 山es
8、 i m u l a t i o nr e s u l t s S i m u l a t i o nv a l i d a t e st h ef e a s i b i l i t yo ft h ep r o p o s e dm e t h o d K e yw o r d s：p o w e rq u a l i t y；h a r m o n i c；w a v e l e ta n a l y s i s；p h a s em e a s u r e m e n t引言电力系统运行时，理想情况下它应以额定功率和额定电压向用户供电，但在实际运行中，由于变频器、变流器、开关电源和电抗
9、器等非线性设备的广泛应用，回电网注入了大量的谐波电流，造成电力系统电压、电流严重畸变，影响仪表的正常工作，增加电力元件的损耗，同时也给电力系统中其他的一些设备运行带来很大危害。为了防止谐波危害系统安全运行，就必须确切掌握电力系统中畸变波形含有谐波的实际情况，采取相应措施对其进行抑制或补偿。快速傅里叶变换(F 订)算法是常用的谐波检测收稿日期：2 0 0 f i-0 9 1 l；修订日期：2 0 0 7 0 1 2 9基金项目：河南省自然科学基空项目(0 0 4 0 6 0 1 0 0)；河南理工大学博士基金资助(B 0 5 0 蛐1)作者简介：王新(1 9 6 7 一)，男，教授，博士，研究方
10、向为信号处理和电气传动；黄建(1 9 8 2 一)，男，硕士，研究方向为信号处理和故障诊断。万方数据第2 期小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用1 3 5方法”。，但F r r 算法对非整数次谐波的检测存在栅栏效应和频谱泄露现象，从而使检测出来的谐波幅值、频率和相位有较大误差。小波分析作为一种先进的信号处理工具，它具有对非平稳信号的分析和处理能力及多分辨率的特性。本文将小波变换理论应用于电网谐波检测中，提出了利用小波变换实现测量信号各次谐波相位的方法。目前，小波变换广泛应用于电力系统故障检测、分类、谐波分析等方面，是波动谐波、快速变化谐波的主要检测方法“】。2-多分辨分析(M R A)7 1
11、妒m(f)为尺度函数，砂m(f)为小波函数，设I 以。是L 2(R)的正交小波基，闭子空间存在EEV+。和_+t=V o 关系，其中是闭子空间巧在K+。中的正交补空间，一=c l o s es p a n f2 亨妒(2 i t 一)；j，矗z ，暇=c l o s es p a n 2 亨妒(掣I k)；J，矗E z ，函数族 2 锄(2 s t k)；J，k z 构成L 2(R)的标准正交小波基，则有2(月)=也空间正交直和分解关系。对V f(t)E r(R)可以展开成小波级数，=哆。咖，。()(1)JEZtE Z其中：竹，I()=2 t p(2 i t 一)=蚧()nEZ咖，()=2 锄
12、(耽一)=g 竹“。()nEZg。=(一1)“h。小波分解算法：q，t=。-2,+f i“。1畦I哆r 缸婚nJ小波重构算法：饥。=m q，。+瓯。弓。3 谐波跟踪模拟仿真定义相对误差(2)(3)(4)式中：i(I t,)表示实际电流值；i(n)表示电流检测值I t,=1，2，N；N 代表采样点数。电力系统信号其谐波中不仅有稳态谐波成分也有非稳态的谐波成分，比如随机噪声、突变波形，幅度随指数规律衰减的谐波成分等。下面将从一个实例出发，分析其谐波信号的提取方法，构造信号如下i()=s i n(2 目f n t+妒。)(5)n 15，7 1 7其中，=5 0H z；1 1=1A，妒1=0。；I s
13、=0 8A，驴5=4 5。；厶=0 6 A，p 7=1 3 5。；，1 7=o，6 e x p(一1 0 f)A，驴1 7=9 0。该信号中含有5、7、1 7 次谐波分量，第1 7 次谐波是振幅按指数规律衰减的暂态谐波分量。其中0 t 0 1 2s，即取基波的6 个周期，采样频率f=2 5k H z。将此信号利用d b 8 小波进行分解，由于对采样频率为2 5k H z 的信号要进行4 层小波分解才能提取5 0 基波信号，故要进行4 层小波分解，分解结果如图1 所示，d。d。a。、s 的频率范围依次为 6 2 5，1 2 50 ，3 1 2 5，6 2 5 ，1 5 6 2 5，3 1 2 5
14、 ，0，7 8 1 2 5 (单位：H z)。采样点C e)d f国1 信号的小波分解圈P i g 1T b ew a v e l e td e c o m p o s i t i o nc h a r t so fs i 翊a l从图l 可知，各次谐波信号在不同的分解层次中明显的表现出来，特别是基频信号，从d，中可以 万方数据1 3 6电机与控制学报第1 1 卷看到谐波是振幅按指数规律衰减的暂态谐波分量，5次谐波在以中，7 次谐波在也中。从信号的小波分解图中，很容易得到各次谐波的幅值和频率。图2是将原始信号与a。中的信号相减所得到的结果，即为原始信号的总谐波检测值。理想基波和a。(检测的基波
15、)中包含的信号如囹3 所示，由误差相对公式(4)可得其相对误差口=1 2 9 6，跟踪基波趋势的效果比较好。o1 0 02 0 03 0 0采样点图2 谐波信号F i g 2H a r m o n i cs i g n a l采样点圈3 小波跟踪检测谐波结果F i g 3T h er e s u l t so fw a v e l e td e t e c t i o nf o rh a r m o n i c选取不同的小波基进行分析时，会产生不同的效果，这主要由不同的小波函数特性所决定，以d b 2和d b 5 为例，分频特性如图4 所示。f H()h f C(m)降I图4 频带特征曲线F
16、i g 4T h ec h a r a c t e r i s t i ce n r w g so ft h ef r e q u e n c yb a n d对于d b N 小波，越大，士(f)越光滑，频域局部性越好，提取基波的效果也越好，但时域性差。由于曲()的支集大小与 h。非零数据有关，由小波分解公式(2)可知，h。非零数据与小波分解运算量成正比，所以d b N 小波运算量随增大而成正比例增加。谐波跟踪测量中，关心的是谐波变化的大概趋势，应选取合适的小波函数来提取基波信号。由于小波变换存在一定频率混叠现象，直接从图中读出相位时，会产生比较大的误差。因此，提出了一种基于小波变换的谐波相位
17、测量方法，利用此方法能得4 相位测量原理i()=1 s i n(2 1 r n f t+吼)(6)嚣羔i c o 引拼小m=婶。驴。=a r c t a n(序小)彬序小)出)(8)一】i A()=弧。叽，t()+Ec，t p j,(t)J=，I E zkEz(9)Nl毛()=d l j 。以。()+c。妒()t=J I z女E z(1 0)这里，=o，将式(9)、(1 0)代入式(8)，得到Z 次谐波的相位角为=a r c t a n(C j,t,。C，)(1 1)5 仿真计算及结果分析根据电力系统电流的特点，设i(f)如下：i()=I s i n(2,r r f n t+吼)(1 2)其中
18、：，=5 0 d z，1 1=lA，妒l=0。；厶=0 8A，妨=2 2 5。；厶=0 8A，慨=4 5。；1 7=0 6A，p 7=1 3 5。；J，=0 6 A，驴。，=9 0。对于i(t)按一个基波周期(0 0 2s)2 5 6 个点进行采样得到采样序列：i。(f)=l。s i n(2 r r n i 2 5 6+)i=1，2，一，2 5 6代入公式(7)后得到两个序列：i =c o s(2 r r n i 2 5 6)s i n(2 r r n i 2 5 6+)1“2 l 5 7 l7Ii 日=s i n(2 n i 2 5 6)s i n(2”n i 2 5 6+钆)J2 I 3
19、5 7，1 7(1 3)考虑到小波的频带特性，采用d b 4 小波对两个采样序列进行变换，得到的尺度系数再根据式(1 1)得到n 次谐波的相位，计算结果如表1 所示。万方数据第2 期小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用1 3 7表1 理论值与仿真计算测量值比较T a b l e1C o m p a r i s o nb e t w e e nt h e o r yv a l u ea n dc a l c u l a t i o nv a l u eb ys i m u l a t i o n从表1 的结果可知，测量值基本上与理论值一致，能够获得比较高的精确度。电力系统一般含有多次谐波，采用
20、的分析方法和上述分析方法一样，但是在电力系统谐波相位测量中，由于传感器测量信号所带来的量化误差和噪声干扰的存在，必然会对相位的测量造成一些影响。采取的措施为在满足采样定理的隋况下，提高A D 的位数同时对采样信号进行小波消噪，这也是小波在信号处理方面的一个重要的应用。6 结语本文在分析电力系统谐波的特点的基础之上，依据小波分析具有对非平稳信号的分析和处理能力及多分辨率的特性，将小波变换理论应用于电阿谐(上接第1 3 3 页)【4 J O A OPP i n t o AS t a t o r-f l u x o r i e n t e dv e c t o r c o n t l o f e d
21、i n d u c t i o nr o r 血v ew i t hs p a c e-v e c t o rp w ma n df l u x v i p c t o rs y n t h e s i sb yn e u r a ln e t w o r k s J I E E ET r a r u a c t i o n zo nl n d u s a 7A p p l i c a t i o n 2 0 0 1 3 7(5)：1 3 0 8 1 3 1 8 5】刘圄繁，王迎旭伍萍辉新型智能数字P I D 控制器及其应用 J 电机与控制学报，2 0 0 6，1 0(4)：4 1 5-4 1
22、 8 6 王晓东，陈伯时夏承光基于单神经元自适应P 1 D 控制器直流调速系绕的研究 J 电气传动，1 9 9 6。(4)：2 9 3 2 7 丁军，徐用撼单神经元自适应B I D 控制器及其应用 J 控制工程，2 0 0 4，1 1(1)：2 7 3 2 8 赵锡龄，焦云婷单神经元自适应控制P S D 在再热汽温控制中的应用 J 中国电机工程学报2 0 0 1，2 1(2)：9 3 9 6波检测和相位测量中。仿真结果表明，小波多分辨分析法能够正确的提取电力系统的谐波信号，同时利用小波分解的尺度系数能得到各次谐波的精确相位。小波分析以其优良的时频分析特性为非稳态信号的分析提供了一条新的途径，对
23、于波动谐波和快速变化谐波的检测有着很大的优越性，在电力系统信号分析方面具有广泛的应用前景。参考文献：1 薛惠，杨仁刚基于F 兀的高精度谐波检测算法 J 中国电机工程学报2 0 0 2。2 2(1 2)：1 0 6 1 1 0 2 李庚银，陈志业快速博立叶变换的两种改进算法 J 电力系统自动化，1 9 9 7 2 1(1 2)：3 7 4 0 3 Y O O NWK，D E V A N E YMJR e a c t i v ep o w e Tm e M i s m e t t tu s i n gt h ew a v e l e tt r a n s f o r m J I E E ET r
24、a n s a c t i o n so RI n s t r u m e n ta n d肘犯m 胛m e 叶，2 0 0 0，4 9(2)：2 4 6 2 5 2 4 林志一，陈希武基于小渡变换的功率测量方 击 J 计量学报，2 0 0 3，2 4(1)：5 2 5 5 5 周厚查张昱基于傅里叶和小波变换的电网谐波分析 J 电力系统及萁自动化学报，2 0 0 5，t 7(6)：5 9 6 2 6 沈国峰，王祁利用小波变换进行有效值测量研究 J 电测与仪表，2 0 0 3，4 0(6)：6 9 7 程正兴小渡分析算法与应用 M 西安：西安交通大学出版社1 9 9 8 9 P I N T OJ
25、O，B O S EBK，O AS I L V ALEB As i n o r-f l u x-o r i e n t e dv e c t o r e o n t l o n e di n d u c t i o nm o t o rd r i v ew i t hs p a c e 1 wP W Ma n df l u x v e c t o rs y n t h e s i sb yn e u r a ln e t w o r k s J l n d u a r ya p p l i o c t i o n，2 0 0 1，3 7(5)：1 3 0 8 1 3 0 8 1 0】B L A
26、S K OV A n a 舾扭o fah y b r i dp w b lb a s e do Hm o d i f i e ds p a c ev e c t o ra r t dn 4 m,g l c t：o n l p a n s o nm e t h o d s【J I E E ET r a m a c t i o n z I n d u s t r y A p p l i c a t i o n s 1 9 9 7，3 3(3)：7 5 6 7 6 4 1 1 S I D N E YRB o w e s T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e
27、ns p a c e v e c t o rm o d u l a t i o na n dr e g u l a r-m m p i eP W M U I E E ET m n s a c t i o r u I n d u s-t r y A p p l i c a t i o n s 1 9 9 7，4 4(5)：6 7 0 6 7 9 1 2 杨勇，张建蛱，许德志，等基于电压空间矢量调制的交流调遣系统 J 机械与电子2 0 0 5，(1 0)：4 8-5 0 万方数据小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用作者：王新，黄建，WANG Xin，HUAN
28、G Jian作者单位：河南理工大学,电气工程与自动化学院,河南,焦作,454003刊名：电机与控制学报英文刊名：ELECTRIC MACHINES AND CONTROL年，卷(期)：2007，11(2)引用次数：2次 参考文献(7条)参考文献(7条)1.薛蕙.杨仁刚 基于FFT的高精度谐波检测算法期刊论文-中国电机工程学报 2002(12)2.李庚银.陈志业.宁宇 快速傅里叶变换的两种改进算法期刊论文-电力系统自动化 1997(12)3.YOON W K.DEVANEY M J Reactive power measurement using the wavelet transform 20
29、00(2)4.林志一.陈希武.周秀英.周兆经 采用小波变换的功率测量方法期刊论文-计量学报 2003(1)5.周厚奎.张昱.金心宇 基于傅里叶和小波变换的电网谐波分析期刊论文-电力系统及其自动化学报 2005(6)6.沈国峰.王祁.王华 利用小波变换进行有效值测量的研究期刊论文-电测与仪表 2003(6)7.程正兴 小波分析算法与应用 1998 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 王鸿翔.杨建宁.管红.WANG Hong-xiang.YANG Jian-ning.GUAN Hong 用好电能质量谐波分析仪-电力电容器与无功补偿2008,29(4)该文讲述了在作电网治理无功补偿项目
30、时,必须用到的测试仪表:电能质量谐波分析仪.该文按照单相和三相电路,分别讲述基本功能的应用,讲述了用好分析仪采集的数据.2.学位论文 王葵 电网谐波数据的检测与分析研究 2008 谐波问题是目前工业化国家最重要的电能质量问题之一。本文调查了配网中的谐波情况，并对单个小型的非线性设备做了谐波分析。电气化铁路是最大的谐波注入源，本文详细介绍了电气化铁路的电能质量检测平台，并对实时数据做了仿真研究。本文的主要工作有：1)理论分析了谐波畸变功率对视在功率和功率因数的影响。利用数字式示波表对低压民用负荷的谐波状况进行了实测，实测数据基本代表了非线性负荷和低压电网的谐波现状。数据表明，现在大多数商业、居民
31、用电设备中的相位滞后无功功率较小，谐波畸变无功功率较大，因此功率因数较低。2)利用电磁暂态仿真程序ATP建立了两类主要的低压民用负荷模型和三相四线制模型，模型的仿真结果与实测数据基本吻合。3)对济南城市配网中的10kV/0.4kV变压器的低压侧做了测量，数据表明，相线谐波含量接近国家标准，中性线的谐波含量标准没有规定，但是却谐波严重过载。根据测试数据，本文估计了非线性负载情况下线损的增加，建立了计算谐波线损的简易模型，提出谐波存在情况下的无功补偿方法，无功补偿应当包括基波无功功率的补偿和谐波畸变功率的补偿两部分。表明了治理谐波和降低线损的关系。4)10kV母线的谐波测量数据往往不准确，三次谐波
32、升高是由于PT中性点消谐器的放大作用。东营某变电站测量数据说明在三次谐波电流正常的情况下三次电压有异常升高的情况。5)近年来，电力系统谐波和不平衡负载增长迅速，影响了电度表的计量，导致了计量电费的不合理现象。若以有功功率p的积分为电度量，将造成供电部门的电费损失，这是由于非线性和不平衡负载向系统倒送谐波和非正序功率影响计量以及这些功率在系统中流通增加线损所致。同时，不产生谐波的线性用户却受到谐波和不平衡电流的影响。本文表明，在单相系统中，以基波功率p1的积分代替全功率p的积分作为计量标准，将会消除这两方面的不利影响。在三相系统中，以正序基波功率的积分作为计量标准，同样可以消除这两方面的不利影响
33、。6)针对电气化铁路引起的电能质量问题，提出了一种基于分布式体系软件平台构建的分层、分布式电气化铁路电能质量监测平台。监测平台采用分布式结构设计，主要包括主站系统、分站系统和通讯通道三个主要组成部分。监测平台对谐波、电压波动和闪变、三相不平衡、功率因数等电能质量指标的监测，完全按照最新国家标准执行，检测方法可根据国标修订情况及时变更。而且采用嵌入式internet技术，透明地支持多种通讯方式。分站系统主要组成部分为电能质量监测仪，测量功率，电能，和三相电能质量数据，包括谐波含量，暂态过程，电压跌落和突增，功率因数，冲击等。有USB通讯接口。监测平台对操作员是开放的。监测点的扩展不受限制。平台采
34、用SQL Server2000数据库管理系统。电气化铁路电能质量监测平台，已在胶济电气化铁路沿线电网中投入运行，现已涵盖了数个牵引变电站。7)通过对电气化铁路牵引供电规划方法的研究，提出电气化铁路供电接入系统方案需遵循的原则，通过分析牵引变压器不同的接线方式对系统的影响及动车组投运对山东电网电能质量的影响，提出减小电气化铁路对电网电能质量影响的技术措施，提出电能质量监测点的设置原则及电能质量治理的技术原则。8)山东电网电气化铁路实时数据表明某些供电线路存在高次谐波电压、电流被异常增大的情况。针对这一现象，文中通过ATPDraw软件建立电气化铁路的仿真模型并进行分析研究，发现在电力机车产生的各次
35、谐波中，某些高次谐波的频率与110kV供电网谐振频率接近，高次谐波异常增大是由于供电线路参数配合不当，引发了谐振，从而在阻抗元件上产生了高次谐波电压。3.期刊论文 夏颖.王尚元.何国栋.鲍文霞.XIA Ying.WANG Shang-yuan.HE Guo-dong.BAO Wen-xia 一种基于ESPRIT的电能质量系统谐波分析方法-仪器仪表用户2009,16(4)本文提出了一种基于ESPRIT的电能质量分析系统谐波间谐波检测方法,该算法是基于信号子空间的高分辨率信号分析方法,直接以测量数据构成的数据矩阵为基础,将信号空间分解为信号子空间和噪声子空间,能够高精度地估计电力系统的谐波与间谐波
36、,进而为电能质量安全分析提供可靠依据.仿真算法表明此算法能够准确的检测出信号各个谐波间谐波成分,有效证明了此算法的正确性.4.学位论文 王晓钰 全数字串联型电能质量控制器的研制 2004 电力电子装置等非线性设备的逐渐普及给电网产生了严重的谐波污染.特别是近年来,以变频器、UPS和通讯开关电源为代表的装置发展迅速,它们都是电压型谐波源,而无源LC滤波器和并联型有源电力滤波器都不适合补偿这类电压型谐波源.针对这一问题,该文研制了一台基于数字信号处理器(DigitalSignal Processor-DSP)的全数字串联型电能质量控制器,可以对谐波和电压幅度凹陷等电能质量问题进行补偿.该文重点就其
37、对谐波的补偿进行了充分的仿真和实验研究,不仅讨论了其对电压型谐波源负载的补偿特性,也讨论了其对来自电网的电压谐波的补偿特性.该文首先介绍了电能质量控制技术及串联型电能质量控制器的研究背景,接着介绍了串联型电能质量控制器的系统结构和基本工作原理.随后,详细介绍了所研制的串联型电能质量控制装置的主电路和基于DSP的全数字控制系统的设计和实现,并提出了一种适合在定点DSP上实现的空间矢量脉宽调制(Pulse Width Modulation-PWM)快速算法.最后,该文详细讨论了当电网存在电压谐波或负载为电压源型谐波源时串联型电能质量控制器的控制方法,研究了两种情况下的补偿特性.仿真和实验结果表明:
38、该串联型电能质量控制器装置性能良好;基于DSP的全数字控制系统硬件和软件结构设计合理,实现了对串联型电能质量控制器的有效实时控制;所提出的空间矢量PWM的实现算法快速而有效,适合在定点DSP上使用;补偿电网侧电压谐波时,检测电网电压或电网电流以及两者所结合的复合控制算法都是可行和有效的;补偿电压型谐波源产生的负载侧电流谐波时,检测负载电压或电阿电流以及两者所结合的复合控制算法都是可行和有效的.5.期刊论文 李崇亮.刘振宇.武志明 电能质量中抑制谐波的分析与研究-山西农业大学学报（自然科学版）2006,26(6)电力能源是一个社会发展的重要支柱,电能质量的提高则是关系我国未来电能发展的关键所在.
39、谐波是影响电能质量的一个主要方面,几乎对电网中所有设备都会带来不良影响,本文就谐波的基本概念、谐波的产生以及抑制谐波的具体方法,展开分析.6.学位论文 杨军胜 沧州电网电能质量谐波监测系统的研究 2008 沧州电网处于河北南网的末端，系统相对较小，承受干扰性负荷的能力较差。本文首先研究了沧州电网对电能质量的要求，并分析了谐波与负序对沧州电网的影响。第二，建立输电线、变压器、并联补偿电容器等电力系统元件在不对称情况下的谐波模型，可以计算电力系统元件在不同频率时的等值电路参数。在上述基础上，系统地、定量地对沧州地区电网上的谐波分量进行分析、计算，为电网谐波治理提供准确可靠数据。根据计算结果，对沧州
40、电网电能质量谐波监测系统进行研究，分析了运行中对电网产生的作用，为沧州电网进行谐波全面治理打下了基础。7.期刊论文 袁晓冬.张小平.唐国庆.赵剑锋.杨振宇.YUAN Xiao-dong.ZHANG Xiao-ping.TANG Guo-qing.ZHAOJian-feng.YANG Zhen-yu 基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统-电力系统自动化2005,29(16)谐波分析是电能质量分析的重要组成部分.首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序.以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心,开发
41、了电能质量仿真决策系统平台.应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析,并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据.该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础.通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析,证明了该系统平台具有很强的实用性.8.学位论文 郭晓蓓 统一电能质量控制器中谐波与无功电流检测方法及控制策略的研究 2008 随着科学技术和国民经济的快速发展，电能的需求量也极大的增长。但是随着近年来电网中非线性负荷及冲击性负荷的增加，如电气化铁路、电弧炉及大型整流设备的增加，使得电能质量日益恶化。而采用新型的电力电子装置统一电能质量控制器(Unif
42、ied Power Quality Controller，简称UPQC)，可以有效地改善电能质量。为此，本文结合校“十五”专项科技基金课题“柔性供配电系统”，对配电系统中并联型和串联型有源滤波器的结合体统一电能质量控制器进行了研究，该装置的容量为10kVA。本文首先对三相三线制统一电能质量控制器的拓扑结构和联合控制方法进行分析，确立了对统一电能质量控制器中串并联单元进行分别控制的思想，以补偿负载侧谐波和无功电流为目的，重点研究统一电能质量控制器中的并联变流器。在对各种谐波与无功电流检测算法进行分析对比的基础上，本文从矢量分析的角度出发，提出了一种新的检测算法。该算法能够在电源电压发生畸变或不对
43、称时，根据三相电网中电压和电流的综合信息，准确提取出三相基波有功电流，仿真结果表明了该算法的有效性。对于控制环节，本文采用一种基于电压空间矢量的控制策略来对补偿电流进行控制，并用闭环控制的方法对直流侧电压进行有效调节，降低了装置的容量和损耗。本文对并联变流器的主电路参数进行了较为合理的选择，确立了直流侧电容的容量和电压值、交流侧电感值、以及功率开关器件的参数等。在此基础上设计了逆变器的驱动与保护电路。本文利用MATLAB/SIMULINK构建了系统模型，对并联变流器在负载和电源电压发生变化时的补偿特性进行了仿真研究，结果证明了本文采用的检测与控制方法的有效性和可行性。在理论分析和仿真的基础上，
44、本文设计了以TMS320F2812 DSP为微处理器的软件控制系统，并完成了相关的实验。实验结果表明，本文所选的检测方法和控制策略能够较好地实现电流的跟踪补偿，有较快的动态响应能力，适合于此类装置的研制。9.会议论文 张建周.王汉林.吴艳平 基于Simeas Q电能监测仪的电能质量管理系统 2004 完整的电能质量数据采集是对电能质量进行有效控制的基础,也是解决电能质量问题的前提.简单介绍了Simeas Q电能质量监测仪和基于它的重要电能指标的算法,重点介绍了基于Simeas Q所开发的电能质量管理系统SQM的结构和具体功能.在此基础上作者还分析了电能质量现状,进一步提出了电能质量管理不仅仅是
45、对数据进行简单的汇总和统计,最主要的是要引入专家系统加以分析、建模,从而实现电能质量的评估和预测的智能化.10.学位论文 宋新新 面向低压用户的电能质量补偿器 2005 随着配电系统中各类非线性负荷的不断增加，特别是电力电子器件的广泛应用，系统中电能的质量日益恶化；另一方面随着自动化水平的不断提高，对大量应用计算机系统的重要用户进行电能质量的有效补偿已显得越来越迫切了。电能质量综合补偿器(UPQC)作为一种新型的谐波和无功功率动态补偿装置正越来越受到重视。本文首先介绍了谐波和无功功率的基本概念、对电力系统的种种危害以及传统的补偿谐波和无功功率的方法，然后介绍了电能质量综合补偿器的基本知识，分析
46、了其工作原理。电能质量综合补偿器传统的控制方式是：通过检测电网电压波动及谐波和负载无功及谐波电流，计算出电能质量综合补偿器电压、电流指令值，然后控制电能质量综合补偿器跟踪该指令值，以达到电能质量综合补偿器补偿电压、电流的目的。因此，普遍观点认为首要问题是有效地检测补偿电压和电流。本文介绍了常用的几种谐波和无功电流检测方法，并进行了比较。然而通过对现有检测方法的分析可见，现如今还没有一种比较理想的检测方法能够既快速又准确的检测出要补偿的谐波分量。目前一种采用电压、电流直接控制电能质量综合补偿器的控制方式，因其具有不需要检测和计算电压、电流谐波及无功电流等诸多优点，也逐渐引起人们的兴趣。本文从不同
47、角度详细分析和论证了这两种电能质量综合补偿器控制方式之间的内在联系，得出了二者在电压、电流控制上完全等效这一重要结论。方针结果也验证了该结论的正确性。该等效原理表明：通过检测电压、电流谐波及无功电流来计算补偿器电压、电流指令值，事实上是没有必要的。在此基础上本文给出了一种基于这种新型检测方式的电能质量综合补偿器，该补偿器不需要检测供电电网电压波动及谐波和负载无功及谐波电流，并应用Psim工具软件对所设计的电能质量综合补偿器进行了大量的仿真研究，结果表明基于该等效检测方式的电能质量综合补偿器具有控制算法简单、性能优良，在各种电网电压和负载电流情况下，该补偿器能使电网电流为正弦波并保持功率因数为1，同时向负载提供稳定的正弦波电压。本文对新型控制策略下的电能质量综合补偿器控制系统进行了详细研究和设计，并通过数字仿真验证了理论分析和设计的正确性和有效性。可以预见，随着电力电子器件的发展，电能质量综合补偿器必定可以应用到电力系统中，发挥更大的作用。引证文献(2条)引证文献(2条)1.郭宁明.覃剑.陈祥训 基于信号相位检测的输电线路行波故障测距方法期刊论文-电网技术 2009(3)2.华容.顾幸生 基于小波分析旋转机械转子振动信号的相位测量期刊论文-华东理工大学学报(自然科学版)2008(6)本文链接：http:/