王冠[1]2003年在《电力系统谐波分析的元件模型和系统仿真》文中研究说明电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意，到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关换流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。 本文首先介绍了电力系统谐波的基本概念、性质和主要度量指标，并指出了电力系统谐波研究的艰巨任务和重大意义。 结合仿真分析来研究电力系统是计算机技术飞速发展和不断更新的必然结果。本文的第二章则简要说明了电力系统谐波仿真分析软件包PCFLO的功能和特点。 讨论电力系统在谐波分析时，系统元件采用的模型、适用情况以及各自的优缺点，以及如何利用PCFLOH在频域内对电力系统谐波进行分析是本文的主要工作。本文分两大类阐述了谐波分析的模型。一类是从电力系统一出现就存在的典型的系统元件，如发电机、变压器、输电线路。随着制造工艺的完善，虽然这类设备已不再是电力系统的主要谐波源，在谐波分析中可以近似用等值阻抗表示。但是如果在一些特殊的运行条件下，它们仍然会向系统注入谐波电流，较为严重时如变压器工作在过饱和区，或者谐波分析精度要求较高时，都需用电流源来等值。另一类则是电力系统中的新兴设备，如电力电子装置。随着电力电子技术的发展，它们已成为系统产生谐波的主要因素，在正确认识这类设备特性的基础上，认识到必须用电流源来代替这类设备，以准确的表示它们的频率特性。 本文的第四章列出了许多国家和国际学术组织制定的限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定，并针对我国的实际情况，着重介绍了谐波国家标准。 以一个18节点的配电系统为算例，用PCFLOH进行分析，给出其波形畸变的研究结果。根据分析结果，讨论了不同模型对谐波分析计算的影响，以及考虑到在不同条件和不同的要求精度下的模型选择问题。
刘惠萍[2]2007年在《基于小波变换电力谐波检测分析和应用研究》文中进行了进一步梳理随着国民经济的快速发展，电能质量问题引起人们的越来越大的重视，对于电能质量中谐波的检测和治理已经提出了更高的要求，谐波检测是谐波问题研究的主要依据，也是分析谐波问题的出发点和核心环节。谐波检测的难点是对突变的、暂态的、非平稳的扰动信号的检测分析，在准确获取稳态谐波成分的同时，对暂态谐波成分的实时分析和准确计算也成为必需考虑的问题，这对尽早掌握电能质量状况，减少故障提供有效依据。本文介绍了电力系统谐波的基本概念、谐波的研究价值，简要论述了谐波研究国内外研究现状和传统分析方法，重点分析了傅立叶变换和小波变换的特点和不足，并介绍了连续小波变换、离散小波变换、Mallat算法、小波包算法等小波理论。小波分析作为一种新型分析工具，在时域和频域同时具有良好的局部化性质，能捕捉到暂态信号和非稳定性信号。本文提出将小波变换和傅立叶变换相结合的谐波分析方法，分析了小波基选取原则和电力谐波参数的计算方法。算法具体方案如下：将被测信号先通过二进小波变换将信号分离为高频和低频部分，高频部分经由小波进行分析得到暂态特征，低频部分经傅立叶分析后得到稳态各次谐波的电力参数，这样不但可以得到稳态的各次谐波，同时还能确定奇异、突变信号，充分发挥两种分析方法的优势。同时，本文给出了一种谐波检测分析应用综合方案。由于选用基于小波和傅立叶变换相结合的检测方法，需要很大的运算量，因此采用了双DSP来实现数据处理和控制。主DSP作为主控制器完成整个系统的控制和键盘处理等功能，并通过双口RAM与从DSP进行通讯，实现快速的数据交换。从DSP主要完成电压和电流信号的采集及对其进行数据处理，充分发挥其运算能力强的特长。最后，本文对傅立叶变换与小波变换结合的电力谐波检测方法进行了MATLAB仿真，并针对带有奇异点信号进行了小波变换的仿真分析，通过仿真验证了所提出方法对于非稳定信号有很好的分析能力。在电力系统谐波分析中，引入了小波分析算法，不仅能正确的得到各次谐波，而且对于暂态分量又很好的检测，仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。
陈勇[3]2016年在《基于滑窗迭代DFT和小波包分析的谐波检测方法研究》文中指出近些年来,随着各种电子设备连接到电力系统中,造成谐波源急剧出现,发生故障更加频仍,承受噪声污染趋于严重。噪声和谐波的存在干扰了系统的正常运转,造成电能质量剧烈恶化。处理电力谐波问题,第一步要做的便是将谐波作检测和分析,而对谐波进行分析,就必须先对电力信号作去噪预处理来改善检测精度。所以,精准地谐波检测分析能够用作处理谐波问题的优良的前提,对改善电能质量具有重要意义。本课题先简要概述了电力谐波的背景和概念,谐波的危害以及当前的几种谐波检测方法和前进方向；阐述了电力谐波的定义,来源以及特性,并举出了电力谐波的典型波形,简要说明了谐波含量分析原理及相关标准。其次研究了电力信号去噪预处理方法,探讨了经验模态分析(EMD),小波分析去噪预处理的原理和优缺点,将这二种方法的优点结合起来,给出了一种基于EMD-小波的电力信号预处理方法。讨论了EMD分解原理,小波去噪预处理的理论和相关参数的选取。通过Matlab仿真,分别用EMD,小波和EMD-小波叁种方法对Matlab库中的电力信号(leleccum信号)和构建的含噪理想电力信号进行去噪预处理,并以信噪比和均方差作为参数,比较这叁种方法的去噪效果,说明了EMD-小波方法在电力信号去噪预处理过程中的有效性,为下面进行谐波成分的检测分析做了前提准备。再次探究了电力谐波信号的成分分析方法,此为本文研究的重点内容。当前的谐波分析方法主要分为二种,一种为先求出基波,在得到其他各次谐波；一种为直接对电力谐波信号作分析处理,一步得出基波和各次谐波。本文研究了傅里叶分析,滑窗迭代DFT,小波分析以及小波包分析方法的理论及特性,结合它们的优缺点,将第一种中的滑窗迭代DFT方法和第二种中的小波包分析方法组合起来,给出一种基于滑窗迭代DFT和小波包分析的组合检测方法。通过Matlab仿真,分别用傅里叶分析方法,滑窗迭代DFT方法,滑窗迭代DFT-小波分析方法和滑窗迭代DFT-小波包分析方法对构建的稳态和非稳态谐波信号检测分析。结果表明,EMD-小波方法在电力信号去噪预处理过程中,信噪比和均方差参数值均比较好,可以作为预处理环节中的一种参考方法；滑窗迭代DFT-小波包组合分析方法先用滑窗迭代DFT方法把基波和谐波区分开来,而小波包分析方法可以继续将和谐波信号中残留基波和各次谐波提取出,且该组合分析方法在时频域内都有比较好的信号特性,能同时对稳态和非稳态谐波信号作检测分析处理,可以作为谐波分析环节中的一种参考方法。
吕涛[4]2005年在《电力系统仿真软件的运用与比较》文中提出电力系统仿真软件以数学模型代替实际电力系统,用数值方法对系统的运行特性进行试验和研究,它已经成为电力系统研究人员不可缺少的有力工具。在电力系统的规划、设计和运行中,电力系统仿真软件可以用来确定规划方案、拟定运行方式、整定自动装置的控制参数、进行事故分析和辅助运行人员做出正确的决策,大大提高电网的运行效率。此外,电力系统仿真软件的教育功能使其在学生和电力企业员工的培训中也发挥着重要作用。 本文首先在总结部分我国常用电力系统仿真软件并参考当今国际上主流仿真软件特点的基础上,探讨了现代电力系统仿真软件的现状和发展趋势。 德国DIgSILENT公司的大型集成化电力系统仿真软件DIgSILENT是具有高度图形化的操作模式和全新的数据管理观念,这些特点使它区别于众多传统仿真软件。它适用于电力系统几乎所有方面,提供了全面而准确的分析功能。以风力发电模型为代表的新功能的不断加入更使它有了广阔的发展前景。 不同软件的数据格式差异问题,已经成为阻碍新软件推行的一个最大障碍。本文参照各软件数据模型说明,编写了DIgSILENT与国内常用仿真软件PSS/E和PSASP间的数据转换程序,从而消除由于数据格式不同而造成的壁垒,使得叁者的数据具有一定程度的通用性,从而为DIgSILENT软件的推广做了一定的铺垫性工作。 现在主流使用的电力系统分析软件就有几十种之多,不同的软件基于开发者的背景和使用目的的不同而略有差异。文中探讨了DIgSILENT、PSS/E和PSASP叁种软件的潮流计算部分特点并进行了相应的比较,从而为用户选择软件提供一定的客观参考依据。
谢婷[5]2008年在《基于模态分析法的电网谐波谐振研究》文中研究说明谐波是电环境的污染物,它可能波及离谐波源很远的地方,其中谐波谐振是主要影响之一。当发生谐波谐振时,谐波电流或谐波电压成倍地放大,产生谐波过电流和谐波过电压,形成过热,并使电容器局部放电增加,加速绝缘老化,可能导致设备损坏,保护及自动装置误动,控制系统失控,危及系统安全运行。本文在谐波谐振给系统带来的问题方面进行了进一步的研究。本文主要针对谐波引起的电网谐振问题进行了研究,并在叁相电力系统中进行了仿真和验证。总结出电网中各电气元件的单相模型和叁相谐波模型,重点讨论了各种接线的变压器模型及导纳矩阵,总结出电力系统节点导纳矩阵的形成。本文根据文献[7]提出的模态分析理论,在单相谐波谐振模态分析的基础上,将其推广至叁相电力系统的谐振模态分析,分别讨论了一相、两相发生谐振或叁相均发生谐振时候的模态各项指标以及分享因子的计算。本文在MATLAB提供的仿真平台上搭建模型进行仿真分析,建立西昌子电网的叁相模型,简单准确地获得西昌子电网的阻抗频率特性曲线,在曲线上找到较准确的谐振频率。由于使用的电网中含有牵引变电所及其补偿容量,故对电网进行补偿前和补偿后的分析,对比得到牵引变电所的补偿容量对整个电网的影响。根据本文推导的叁相谐波谐振模态分析,利用节点导纳矩阵,获得对角矩阵的特征矩阵,并从中获取谐振信息,并由此看出谐振影响的范围和强度,给无源滤波器的设计提供一定的参考。分析结果表明,叁相谐波谐振方法能够为叁相电力系统谐振提供一些参考信息,可进行进一步的研究。
徐传忠[6]2004年在《基于小波算法的电力系统谐波分析》文中认为随着电力电子技术的发展，配电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉以及各种电力电子设备不断增加，这些负荷的非线性、冲击性和不平衡性的用电特性，对供电质量造成了严重污染；另一方面现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。无谐波已成为“绿色”的主要标志，谐波分析越来越被重视。 小波变换是一种信号的时间—频率分析方法，它具有多分辨率的特点，而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力，是一种时频窗口面积大小固定不变但其形状可以改变，即时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，很适合于探测正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分。 本文首先介绍了电力谐波和小波的基本知识，接着在第叁章利用Morlet小波函数设计FIR数字滤波器，设计出的滤波器通过选择参数a，可获得阻带衰减和过渡带宽的理想取值，具有较好的特性且设计方法简单：并将小波变换与自适应LMS算法相结合，构造自适应小波算法并将其用于电力谐波分析，具有较快的收敛速度；在第四章里利用第二代小波算法(小波提升)的良好性质，即在时域对信号进行变换就可完成了对信号频域特性的分析，将小波提升算法引入电力有源滤波器设计。第五章里构造了一种多层前馈小波神经网络，利用小波神经网络模拟并行滤波式谐波测量装置中的带通滤波器和检波器，经充分训练后，能较为精确地测量谐波。训练网络的样本类型越多，测量畸变波形时的精度就越高，能测量的畸变波形类型也越多。最后，将小波算法和Prony分析相结合，利用小波算法良好的消噪性能，对Prony分析数据进行预处理，提高了Prony分析法对带噪声数据的计算精度。 计算机仿真的结果验证了本文的分析及综合方法的正确性和有效性，获得了较好的效果。
马旻雯[7]2007年在《上海光源工程水暖系统谐波建模与谐波检测方法的研究》文中认为随着电力电子设备的不断发展，非线性负荷的冲击性和不平衡性对供电质量造成了严重污染；同时，现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感，进而对供电质量提出了更高的要求。有无谐波已成为电网质量优劣的重要标志，而谐波分析也因此越来越受到重视。上海光源工程所使用的电力电子设备也将使该工程专用电网受到谐波的污染，从而影响了供电质量。为避免出现“先污染，后治理”的局面，针对正在建设中的上海光源工程水暖系统进行系统模型的仿真和谐波分析，对预测实际系统的谐波含量、提出谐波综合治理方案均有积极的意义。论文首先阐述了谐波的定义、谐波源的分类与行业分布及谐波的危害，由此指出了研究谐波问题的必要性和紧迫性；接着论文对上海光源工程水暖系统进行了分析，并对该系统中的主要谐波源建立了谐波数学模型，从理论上对该系统的谐波状况进行分析。论文第叁章列举了多种谐波检测的方法，比较了各种谐波检测方法的优缺点及目前的应用状况，并主要对其中的两种算法，即快速傅立叶变换法和小波变换法进行了对比和分析。论文的重点是第四章，主要研究了上海光源工程水暖系统仿真模型的建立过程，通过仿真数据与已有系统实测数据的比较，验证了仿真模型的准确性，并通过系统在参数变化、扩容、设备投切等状态下的谐波仿真实验，得到了一系列系统谐波仿真数据，为正在建设中的水暖系统的谐波分析、谐波预测提供了科学依据。论文最后对如何消除电网中的谐波进行讨论，介绍了“主动抑制”和“被动抑制”两种抑制谐波的方法，并对上海光源工程水暖系统的抑制谐波措施提出了建议。
任志莲[8]2009年在《电力系统的谐波分析算法及负荷谐波建模》文中研究说明随着电力电子技术的发展,电力系统中整流器、变频调速装置、电弧炉及各种电力电子装置设备不断增加,这些非线性、冲击性和不平衡负荷的用电特性,对供电质量造成了严重污染,给系统的安全、稳定、经济运行造成了严重影危害;另一方面现代化工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感,对电能的使用和需求提出了更高的要求。如何才能把谐波的危害最大限度的降低,是目前电力系统领域极为关注的问题,解决这一问题的关键在于准确掌握谐波的次数、幅值等等。无谐波已经成为“绿色”电能的主要标志,谐波含量已成为衡量电能质量的一个重要参数,精确掌握谐波含量对于抑制电网谐波是具有重要的意义。电力负荷是电力系统的重要组成部分,负荷建模一直是电力界公认的一个难题,受到国内外学者的广泛关注。精确负荷谐波模型对电力系统谐波分析和计算有重要的意义,从而进一步影响到电力系统的监控、管理和治理。与潮流计算相比,谐波分析对元件的模型的精度要求更高。与发电机、变压器和输电线路的谐波建模相比,负荷谐波建模进展缓慢,粗糙的负荷谐波模型阻碍了整个电力系统仿真精度。因此,精确负荷谐波模型的建立具有重要的意义。本文首先系统而简要的介绍电力系统谐波的基本概念、危害、来源及几种谐波分析方法应用现状及存在的问题,针对以往算法在应用中存在的计算精度低、计算量大等问题,提出建立基于自适应神经模糊推理系统谐波分析模型,研究了基于BP梯度下降法和最小二乘法结合的算法,并通过与其他算法仿真结果的对比验证了该算法的有效性,仿真结果表明,本文提出的电力系统谐波分析方法具有计算精度高和计算速度快的特点。其次,本文叙述了电力负荷建模意义、现状及支持向量机算法原理,针对通用的负荷谐波模型,提出了一种新的基于最小二乘支持向量机的参数辨识方法,并通过与其他参数辨识结果的对比,验证了算法的精度,仿真结果表明本文提出的负荷谐波模型参数辨识算法是可行且有效的。针对不对称叁相系统的负荷谐波建模问题,研究了适用于各种叁相负荷的谐波建模模型的对称分量算法,并通过算例验证了算法的可行性。最后,对本文的研究内容作了总结,并展望谐波分析和负荷谐波建模的研究方向。
张勇[9]2005年在《山东东岳能源公司电解铝厂电网谐波分析与治理的研究》文中研究说明随着各种电力电子装置的迅速普及,公用电网的谐波污染日趋严重,电能质量不断下降。对电力系统谐波污染的研究和治理,已成为近二十年来电工科学界的研究热点。涌现出了许多优秀的研究成果。 通过学习和了解,现有的研究成果和理论文章多数是介绍谐波的治理方法,而介绍谐波分析方法的论文一般是针对大型电力系统进行分析和研究的,这些谐波分析方法通常利用谐波网络的数学模型(谐波网络的节点导纳矩阵)进行分析,由于电力系统中的某些元件的不对称性,使得数学模型复杂,计算起来极为繁琐,因此,一般结合计算机用于分析大型电力系统。而对较简单电力系统的谐波分析和谐波滤波工程而言,能够找到一种既简单易行,又满足工程实践需要的方法,是目前多数电力用户所需要的。正是从这一目的出发,本论文提出了一种简单实用分析方法——谐波阻抗法,这种方法原理简单,易于应用,尤其适合于工矿企业电网谐波的分析与治理。 本论文对谐波阻抗法的原理、方法进行了系统的分析,并通过东岳能源公司电解铝厂电网的谐波治理和分析中进行了验证。 本论文从现场实际出发,对东岳能源公司电解铝厂电网的谐波进行了测量和分析,根据测量结果,设计了无源电力滤波器治理谐波的几种方案,并用谐波阻抗法对加入滤波器后的电力系统进行了谐波分析,以得到滤波器对系统谐波治理的效果。论文还使用MATKAB/SIMULINK进行了仿真,经比较,仿真结果和分析结果是一致的,从而表明该方法能正确地应用于谐波分析工程之中。
王丞[10]2015年在《电弧炉谐波注入对电力系统的影响分析》文中进行了进一步梳理随着世界经济和科技的发展,非线性负荷的数量、种类和用电量与日俱增。这些非线性负荷不可避免地会产生谐波,导致电网电压畸变率的上升,对输电线路、电气设备、通讯设备造成不利影响,甚至会引起电力设备损坏和电网安全事故。因此,对电力系统谐波进行研究是非常紧迫和有必要的。近年来,在炼钢业和冶炼技术飞速发展的同时,越来越多的电弧炉设备被应用于金属冶炼行业,其容量也越来越大,逐渐成为电网中一种重要的谐波源,所以,对电弧炉谐波进行分析和研究具有很大的实际意义。在分析电弧炉之前,应该充分了解它的工作原理和特点,并建立起合适的理论模型。本文首先简述了电弧炉的发展过程,结合其炼钢原理分析了熔化期、氧化期和还原期的工作特点,阐述了它给电力系统带来的谐波、电压闪变、叁相不平衡、功率因数低、影响电气设备正常工作等问题,并针对电弧炉谐波问题简单介绍了目前常用的几种谐波分析方法。在上述工作的基础上,详细分析了电弧炉交流电弧的物理特性和其电气系统各模块的简化等效电路,推导了交流电弧相应的电阻性模型及其电气系统的状态方程,最后针对交流电弧电阻模型的各个参数,给出了可行的估算方法。接着,论文从两个方面开展研究了电弧炉建模及其对电网影响的研究。论文建立了一种交流电弧炉时域等效电压源模型,先基于分段线性化的方法对电弧炉V-Ⅰ特性曲线进行线性化,考虑电弧炉实时有功,可以推导出电弧炉的静态模型,适用于电弧炉谐波分析；在电弧炉电阻的静态模型上,迭加正弦信号或白噪声随机信号,可以推导出适用于电压波动和闪变研究的,反映电弧炉动态特性的动态模型。基于PSCAD完成了模型搭建,仿真结果符合实际测量的电弧电压动态特性,从而证明了该模型的准确性。论文建立了考虑背景谐波的含电弧炉电力系统模型,进行谐波分析。采用PSCAD自带电弧炉和基于谐波电流源的电弧炉两种建模方法,基于某炼钢厂实测数据,仿真获得背景谐波电源出口处电压和电弧炉接入点电压,对这两点的电压进行叁相傅里叶分解,从而进行谐波分析。通过仿真结果可以得出：电弧炉谐波注入会导致电网电压发生畸变,而且这种畸变通常是叁相不对称的。
参考文献：
[1]. 电力系统谐波分析的元件模型和系统仿真[D]. 王冠. 浙江大学. 2003
[2]. 基于小波变换电力谐波检测分析和应用研究[D]. 刘惠萍. 山东科技大学. 2007
[3]. 基于滑窗迭代DFT和小波包分析的谐波检测方法研究[D]. 陈勇. 安徽工程大学. 2016
[4]. 电力系统仿真软件的运用与比较[D]. 吕涛. 浙江大学. 2005
[5]. 基于模态分析法的电网谐波谐振研究[D]. 谢婷. 西南交通大学. 2008
[6]. 基于小波算法的电力系统谐波分析[D]. 徐传忠. 华侨大学. 2004
[7]. 上海光源工程水暖系统谐波建模与谐波检测方法的研究[D]. 马旻雯. 同济大学. 2007
[8]. 电力系统的谐波分析算法及负荷谐波建模[D]. 任志莲. 北京交通大学. 2009
[9]. 山东东岳能源公司电解铝厂电网谐波分析与治理的研究[D]. 张勇. 山东科技大学. 2005
[10]. 电弧炉谐波注入对电力系统的影响分析[D]. 王丞. 东南大学. 2015
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