电能质量分析与控制
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成套电器系统的电能质量分析与优化控制在现代工业和生活中,电能质量是我们非常关注的一个问题。
当电能质量不符合要求时,可能会导致设备损坏、停电、数据丢失等严重后果。
因此,对于成套电器系统的电能质量进行分析和优化控制显得尤为重要。
本文将就成套电器系统的电能质量分析与优化控制展开讨论,以期帮助读者更好地理解和处理相关问题。
一、电能质量分析成套电器系统的电能质量分析是指通过对电能质量参数的测量和分析,了解其中存在的问题和隐患,以便进行后续的优化控制。
在电能质量分析中,常用的参数包括电压波动、电流波动、谐波、电压暂降和电压暂增等。
通过对这些参数的检测和分析,可以了解电能质量的整体状况,找出其中存在的问题,并为后续的优化控制提供依据。
电压波动是指电网中电压的瞬时变化,其常见的表示形式为电压波动率。
电压波动率的过大或过小都会对成套电器系统产生不利影响,因此需要进行检测和监控。
电流波动是指电网中电流的瞬时变化,同样也需要进行分析和监测。
谐波是一种特殊的电能质量问题,其产生主要是由于非线性负载的存在。
非线性负载会引起谐波电流,导致电网中出现谐波电压。
如果谐波电流和谐波电压的水平过高,将会对成套电器系统造成负面影响。
电压暂降(Sag)和电压暂增(Swell)是指电网中电压短暂下降或上升的现象。
这种现象一般是由于电网故障、电器大功率开关等原因引起的。
电压暂降和电压暂增会导致设备无法正常工作或者受到损坏,因此需要及时分析和处理。
以上所述的电能质量参数只是其中的一部分,而实际分析中可能还会涉及其他参数。
通过对这些参数的分析,可以建立一个全面的成套电器系统电能质量分析模型,为后续的优化控制提供依据。
二、优化控制方法成套电器系统的电能质量问题通常可以通过两种方式进行优化控制,即被动控制和主动控制。
被动控制是指通过添加额外的电力设备或改进网络结构,来减少电能质量问题的发生和影响。
常见的被动控制方法包括安装电力电容器、电感器、滤波器等。
Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 231【关键词】分布式电源 电网电能 质量分析 控制在经济社会发展中,电网的关键地位不言而喻。
当前经济社会呈现出高效化、智能化、协同化发展趋势,对电网电能质量分析与控制提出了新的要求,以提高电力能源供应的持续性与有效性,保障经济社会的持续健康发展。
本文就此展开了研究。
1 电能质量问题的提出和意义基于分布式电源接入的电网电能质量分析与控制举措评估文/胡江 傅浩 王家宝 孙琼 童劲松通常而言,电能质量是指电网所输送的电能电力对用电设备的匹配性,匹配系数越高,说明电能质量越好。
在电力工程行业内,对电能质量涵义的诠释有多个不同侧重点,因而存在多种不同类型的概念界定。
对于电力部门而言,电能质量则主要体现在电压的稳定性、频率的可靠性以及供电的连续性等多个方面;对于电力用户而言,电能质量则以满足用电需求为基准条件。
当前,由于电力需求的日益旺盛,为持续满足社会生产生活高企的用电需求,部分情况下影响了电能质量。
在这种背景下,如果电能质量得不到有效控制与扭转,则会对社会正常生产生活构成严重威胁,甚至造成不可估量的重大经济损失,因此对电网电能质量进行有效分析与控制意义重大。
电网电能控制是一项系统性较强的工作,涉及要素多、涵盖范围广、技术要求高,需要以完善的电能质量监测分析技术为支撑。
同时,为保障整个电力系统及用电设备的正常运行,综合考虑不同用电设备的差异化特征,既需要统一电能质量标准,降低因标准不统一对电能质量造成的负面影响,又要提高不同用户的协同性水平,避免用电设备之间的相互干扰,进而对电能质量实施科学监测与分析。
2 分布式电源对电网电能质量的影响评估2.1 分布式电源对电压偏差的影响在分布式电源接入电网的前提条件下,原有辐射状的网络会向着有源网络转变,其中涵盖了电源与负荷要素,并会造成功率起伏波动,对电网电压带来直接影响,形成电压偏差。
电能质量监测与控制技术一、概述电能质量监测与控制技术是指通过对电能的监测和控制,优化和维护电能质量的技术。
电能质量是指供电系统中电能的纯度和适用程度,它直接影响电力设备的运行效率和寿命,也决定了电器产品的使用效果和安全性能。
电能质量监测与控制技术在现代电力系统中扮演着重要的角色,它可以有效地提高供电系统的可靠性、稳定性和能效性。
二、电能质量问题的种类1. 电压波动电压波动是指电压在较短时间内的剧烈波动或瞬间中断。
电压波动可以造成设备的故障或停机,影响生产和服务的连续性。
2. 电压闪变电压闪变是指电压短时间内的明显变化,会导致灯光闪烁、电动机振动、计算机死机等问题。
3. 电压谐波电压谐波是指电压频率不同于基频的电信号,会导致电流谐波、发热、噪音等问题。
4. 电流谐波电流谐波是指电流频率不同于基频的电信号,会对设备造成过载、发热、噪音等问题。
5. 电压不平衡电压不平衡是指三相电压的大小不同或相位不同,会影响三相电器的电能使用效率,引发设备的故障和过载。
三、电能质量监测技术1. 电能分析仪电能分析仪是一种逐步发展的电能监测设备,通过对电能的各种参数进行监测、分析和评估,可以了解供电质量的情况,诊断和排查电能问题。
电能分析仪广泛应用于电力生产、输配电等领域,可以诊断供电系统的潜在问题,提高供电系统的运行效率和准确性。
2. 数字微处理器控制设备数字微处理器控制设备是一种新型电能监测技术,它可以实现电力质量的在线监测和控制,发现和排查电能问题,提高运行效率和安全性。
数字微处理器控制设备具有高精度、高响应速度和高抗干扰能力的特点,在电力质量监测和控制方面具有重要的应用前景。
四、电能质量控制技术1. 电容器在并联调节电压通过在电力系统中并联电容器来调节电压,使电源端电压更加稳定。
并联电容器能够提高设备的使用效率和安全性,减少电器设备的损耗。
2. 电网滤波器电网滤波器是一种通过滤波器对电网中的谐波进行滤波的技术。
电力系统高精度电能质量分析与控制技术研究电力系统是现代社会一个不可或缺的组成部分。
它不仅支撑着人们的生产和生活,也是实现人类可持续发展的重要基础设施之一。
然而,随着社会的发展和科技的进步,人们对电力质量的要求也越来越高。
因此,高精度电能质量分析与控制技术的研究变得尤为重要。
一、电能质量的概念电能质量是指供电系统中各种电量(电压、电流、频率等)的波动和畸变情况,主要包括电压波动、瞬时中断、谐波畸变、电压不平衡等现象。
电能质量对电气设备的正常运行和寿命有着至关重要的影响。
因此,电力系统中的电能质量问题需要得到高度重视。
二、高精度电能质量分析技术高精度电能质量分析技术是指通过对电能质量进行精细化和全面化的分析,掌握电能质量的准确情况,为电能质量控制提供基础。
目前,高精度电能质量分析技术主要有以下几种方法:1.信号处理方法信号处理方法是将测量的电量信号通过信号处理技术进行分析,以获取电能质量的各种参数。
这种方法应用广泛,通常包括傅里叶变换、小波变换、时频分析和重构等技术。
2.统计学方法统计学方法通过收集大量的电能质量数据,运用统计学方法分析电量的数据分布规律,获得各种电能质量参数的准确值。
这种方法在大规模的电能质量测量计算中应用广泛。
3.模型建立方法模型建立方法是通过对供电系统的建模,建立电能质量仿真模型。
通过对模型的仿真,分析出各种电能质量的参数。
这种方法主要应用于电力系统的规划和设计。
三、高精度电能质量控制技术针对电力系统中存在的电能质量问题,需要采取一系列措施进行电能质量控制。
目前,高精度电能质量控制技术主要有以下几种方法:1.谐波滤波谐波滤波是通过安装谐波滤波器消除谐波畸变的问题。
谐波滤波器通过对谐波信号进行滤波,将谐波滤掉,达到净化电能质量的目的。
2.电力电子技术电力电子技术是通过运用半导体器件控制电力系统中电能的传输和分配。
电力电子技术主要包括功率因数校正技术、电压调节技术和逆变技术等。
3.传统技术传统技术主要包括集变压器技术、液压技术和传动技术等。
电力系统中的电能质量监测与控制前言电力系统的电能质量是指电能在传输和分配过程中的电压、电流和频率等参数的稳定性和准确性。
电能质量的好坏直接影响到电力系统的可靠性和稳定性,对于保障电力供应的安全和稳定起着至关重要的作用。
因此,电能质量的监测和控制是电力系统中必不可少的一项工作。
本文将重点介绍电力系统中的电能质量监测与控制技术。
一、电能质量监测电能质量监测是指通过合适的仪器设备对电力系统中的电能质量参数进行实时监测和记录。
通过电能质量监测,可以及时了解电力系统中存在的电能质量问题,为后续的质量控制提供数据支持。
电能质量监测的主要参数包括电压的波动和闪变、电流的谐波畸变和不平衡以及频率的稳定性等。
在电能质量监测中,电压的波动与闪变是最常见的问题。
波动是指电压在较长时间范围内呈现周期性的变化,如电压的缓慢变化。
闪变是指短时间内电压的剧烈变动,如电压的瞬时跳变。
对于波动和闪变的监测和控制,可以采用电压监测仪进行实时监测,当电压波动和闪变超过设定的阈值时,可以通过负载调整或接地措施来控制电能质量。
另外,电流的谐波畸变和不平衡也是电能质量中需要监测和控制的参数。
谐波畸变是指非线性负载产生的电压和电流的谐波成分超过国家标准的限定值。
不平衡是指三相电压或电流的不一致性。
对于谐波畸变和不平衡的监测和控制,可以采用谐波分析仪和不平衡度仪进行实时监测,当超过设定的阈值时,可以通过谐波滤波器和相位补偿器等设备来控制电能质量。
频率的稳定性是电能质量中的另一个重要参数。
电力系统中,频率的稳定性是由发电机组的运行状况决定的。
通过频率测量仪可以实时监测电力系统中的频率,当频率超过设定的阈值时,可以通过发电机组的调速系统对频率进行控制,维持系统的稳定。
二、电能质量控制电能质量控制是指通过采取合适的措施,降低电能质量问题的发生和影响,保障电力系统的稳定性和可靠性。
电能质量控制的主要方法包括负载平衡、电压调节、谐波滤波和相位补偿等。
负载平衡是指对电力系统中的三相负载进行合理的分配,保持三相负载的均衡性。
电力系统中电能质量分析与控制策略研究随着电力系统的不断发展和电力负荷的逐渐增加,电能质量问题日益突出。
电能质量的好坏直接影响到电力系统的稳定运行和电器设备的正常工作。
因此,对电力系统中电能质量的分析和控制策略的研究具有重要意义。
本文将对电力系统中电能质量分析和控制策略的研究进行探讨。
首先,我们需要明确电能质量的概念。
电能质量通常包括以下几个方面:电压质量、电流质量、电压与电流的波形畸变、频率稳定度、谐波含量以及电能消耗等。
这些因素直接影响到电器设备的运行和电力系统的稳定性。
要对电力系统中的电能质量进行分析,我们可以利用电力质量监测仪器进行实时测量和监控。
通过监测仪器获取的数据,可以对电能质量的不良现象进行分析和诊断。
常见的电能质量问题包括但不限于电压偏差、电流失真、频率偏移、谐波污染等。
这些问题可能导致设备故障、损坏甚至引发火灾等安全隐患,因此有必要对电能质量进行全面的分析和评估。
在电能质量分析的基础上,制定合理有效的控制策略对电力系统的稳定运行和电器设备的保护具有重要意义。
在电能质量控制策略的研究中,人们通常从以下几个方面入手:1. 电力系统谐波抑制策略:谐波是电能质量的一个重要指标,对电压和电流的波形造成扭曲,容易引起谐波传播和扩散。
因此,研究谐波抑制策略可以有效降低谐波含量,改善电能质量。
常见的谐波抑制策略包括谐波滤波器的设计、谐波补偿装置的应用等。
2. 电力系统电压调节策略:电压偏差是电能质量的重要指标之一,电压偏差过大或过小都会影响电器设备的正常工作。
因此,研究电压调节策略对于维持电力系统的稳定运行非常重要。
常见的电压调节策略包括无功补偿、电压控制和功率控制等。
3. 电力系统频率控制策略:频率稳定度是电能质量的重要指标之一,频率偏移过大会影响电器设备的工作性能。
因此,研究频率控制策略对于维持电力系统的稳定运行至关重要。
常见的频率控制策略主要包括发电机无功补偿、降低系统电力负荷、提高发电机容量等。
电能质量的监测与控制随着电气设备的广泛应用,电能质量的监测与控制变得愈加重要。
电能质量指电力系统中存在的一些不纯度问题,例如谐波、电压波动、闪变、谐波畸变等。
这些问题可能会导致电气设备的故障、降低电气设备的寿命、影响用电器的工作效率、危及生命财产安全等。
因此,电能质量的监测与控制对电力系统的安全稳定运行至关重要。
目前,电能质量的监测与控制主要通过以下方式实现:一、电能质量参数的监测电能质量问题的判别首先需要对电能质量参数进行监测,并对其进行分析和处理。
主要的电能质量参数包括电压、电流、功率因数、频率、谐波、电压闪变、电流不平衡度等。
通过对这些参数的监测与分析,可以及时发现电能质量问题并加以处理。
电能质量参数的监测可以通过专业的电能质量监测设备实现。
电能质量监测设备包括数据采集器、传感器等,可以对电能质量参数进行精准监测和记录。
监测数据可以通过通信网络传输,提供给电力系统管理者和用户。
同时,电力系统管理者还可以通过远程监控的方式,实时监测电能质量参数,及时发现和处理电能质量问题。
二、电能质量问题的诊断在对电能质量参数进行监测和分析的基础上,需要对发现的电能质量问题进行诊断。
电能质量问题的诊断需要在掌握完整的监测数据的基础上,进行专业分析和判断。
电能质量问题的诊断可以通过专业的电能质量分析软件实现。
电能质量分析软件可以提供详细的电能质量参数分析和判断,形成报告并提供处理方案。
在诊断电能质量问题时,还需要考虑电气设备的使用状况、质量问题和工作环境等因素,综合分析得出最优化的处理方案。
三、电能质量问题的控制在诊断出电能质量问题后,需要采取合适的控制措施,以保证电力系统的稳定运行。
主要的电能质量问题控制措施主要包括以下几种:1、通过改进电力系统结构来实现电能质量的控制。
选用合适的电力系统结构,可以有效地避免电能质量问题的发生,并提高电力系统的运行效率。
2、通过选用合适的电气设备来实现电能质量的控制。
合适的电气设备可以有效地减少电能质量问题的发生,同时还可以提高电路的效率和可靠性。
电力系统电能质量分析及优化控制随着工业化和国民经济的发展,能源的需求量不断增加,电力作为现代产业中不可或缺的能源媒介,已经深入到人们的生活中。
由于电气化程度的提高和用电负荷的增加,电气问题成为人们关注的重点问题之一。
电能质量已经成为电力系统的重要组成部分,直接关乎企业和生活用电的安全稳定。
一、电能质量定义电能质量(Electric Power Quality,简称EPQ)指电力系统中的电能参数与不良电装置或非标准负荷发生的电气异常状况之间的关系。
在日常生活中,我们可能会经常遇到一些疑似电气异常的情况,例如灯光闪烁、电视屏幕抖动、电脑出现死机现象等等。
这些异常情况大多数是由于电气质量的问题所引起的。
电能质量的危害:1、影响设备的运行可靠性由于电气设备对电能质量较为敏感,一旦电气质量下降,其系统运行可靠性就会出现问题。
例如频繁烧掉灯泡、电视、洗衣机等家用电器。
2、增加能源消耗量在电气质量差的情况下,电器设备的能耗量通常比质量好的情况下更高。
这是因为,在电气质量不佳的情况下,设备运转电流较大,反而造成能源不必要的浪费。
3、影响电力系统稳定性如果电气质量差,会导致电力系统的不稳定性增大,因此在电力供应时容易发生电压波动、电流尖峰等现象,也容易导致电力系统整体的不稳定性增加。
二、电能质量的测量指标电能质量的测量指标可以从以下几个方面展开:1、电压变化:包括瞬时电压波动、电压闪变、电压传递比等。
2、电流变化:包括电流谐波扰动、电流不平衡度等。
3、电能质量:如前面所说,电能质量是由多个因素综合影响产生的,所以测量对象通常是各种因素的综合体。
三、电能质量优化电能质量的优化方法,包括检测、控制和处理等。
1、检测电能质量检测包括对电压、电流、功率因数等的检测。
检测电压、电流等电气物理量,会得到一些电气参数值,通过这些参数值我们可以初步判断电气质量状况,区分是否存在电气问题。
2、控制在检测评估出电气质量状况之后,我们需要对已经出现的电气质量问题进行控制。
电能质量检测分析与控制方法研究
电能质量是指用电系统中的电能输送过程中,从发电源到消费处的电能各种参量的变化及其变化的可靠性,电能质量的检测分析与控制方法是改善电能质量的关键。
电能质量的检测分析方法主要有三种,一是基于不同电压等级电网电能质量检测分析,二是基于用户端的电能质量检测分析,三是综合改善电能质量的分析,其中基于用户端的电能质量检测分析最为重要,它可以直接反映用户的电能质量状况,及时发现电能质量问题,便于及时采取措施解决。
电能质量控制的方法主要有两类:一是传统的技术措施,如安装滤波器、变压器升压、降压、增容等;二是利用“智能电网”技术实现的电能质量改善控制。
其中“智能电网”技术包括:超宽带脉冲变换技术、电能质量分析监控系统、智能电力系统等。
这些技术可以改善电能质量,如抑制电压驻波率、提高稳定性等。
总之,电能质量检测分析与控制方法的研究是改善电能质量的关键,对于改善电能质量具有重要的意义。
基于用户端的电能质量检测分析及时发现电能质量问题,而智能电网技术可以有效改善电能质量。
电能质量的控制与管理电能质量是指电力系统中电能波形的稳定性和纯净性,涉及电压、电流、频率、谐波等多个参数。
在现代社会中,对电力质量的要求越来越高,因为良好的电能质量能够保障电力设备的正常运行,提高生产效率,减少能耗,同时还能减少对电力系统的不稳定性以及环境污染的影响。
本文将讨论电能质量的控制与管理,并探讨相关的技术和方法。
一、电能质量相关问题的分析与分类电能质量问题通常可以分为以下几类:1. 电压波动:包括瞬时电压变化、电压闪变以及电压暂降等。
2. 频率变化:主要表现为频率偏移和频率跳变。
3. 谐波问题:由非线性负载引起的谐波电流和谐波电压。
4. 电压不平衡:主要包括电压不平衡和相序错位。
5. 电力中断:包括短时中断和长时中断。
通过对电能质量问题的分类分析,可以清晰地了解到不同问题的特点和影响,为后续的控制与管理提供指导。
二、电能质量控制的技术方法1. 使用高质量的电力设备和电器设备,减少谐波产生。
可以采用硬件滤波器或者有源滤波器来抑制谐波。
2. 优化电力系统的配置和布线,减少电压降低和不平衡。
合理设计电力系统的电缆、接线盒、开关设备等,减少电阻、电感和电容的影响,提高电能的传输效率。
3. 控制非线性负载和谐波发生源。
采用非线性负载的控制技术,如谐波补偿、无功补偿等,能够减少非线性负载对电能质量的影响。
4. 优化电力系统的保护装置和自动控制系统。
通过合理设置保护装置和自动控制系统,能够及时检测和响应电能质量问题,保护设备的安全运行。
三、电能质量管理的策略1. 建立电能质量监测体系。
选择合适的电能质量监测仪器和设备,对电力系统进行实时的监测和分析,及时发现电能质量问题。
2. 制定合理的电能质量管理标准。
根据不同的行业和企业的需求,制定符合实际情况的电能质量管理标准,明确电能质量的要求和评价指标。
3. 加强电能质量培训和宣传。
培训电力从业人员和用户,提高他们对电能质量重要性的认识,以及掌握基本的电能质量管理技能。
电力系统中的电能质量分析与优化控制技术研究引言:近年来,随着电力系统的快速发展和电力负荷的不断增加,人们对电能质量的要求也越来越高。
电能质量问题的存在严重影响了电力系统的正常运行和电气设备的安全运行,因此,对电能质量进行分析和优化控制技术的研究变得尤为重要。
本文将深入探讨电力系统中的电能质量分析与优化控制技术,包括电能质量问题的定义,分析方法和优化控制技术等内容。
一、电能质量问题的定义及分类电能质量问题指的是电力系统中存在的电压波动、频率偏差、谐波、电压暂降暂增等现象。
根据不同的影响因素,电能质量问题可以分为传统电能质量问题和新型电能质量问题。
1. 传统电能质量问题传统电能质量问题主要包括电压波动、频率偏差和电压谐波。
电压波动通常是指电压的瞬时或短期变化,造成负面影响的常见原因包括过载、短路、负载波动等。
频率偏差是指电力系统的电压频率与额定频率之间的偏差,主要由发电机组的负荷调节问题引起。
电压谐波是指电压或电流中包含的频率与基波频率不同的波动,主要由非线性负载引起。
2. 新型电能质量问题新型电能质量问题主要包括电压暂降暂增、电能质量问题的高度集成和互联、市场交易环境下的电能质量容忍度等。
电压暂降暂增是指电力系统中电压瞬时下降或上升的现象,通常由短路故障、设备启动等原因引起。
高度集成和互联是指电能质量问题不再局限于单个电力系统,而是涉及多个系统的相互影响。
市场交易环境下的电能质量容忍度指的是市场主体对电能质量的接受程度,需要在满足电能质量要求的同时,实现经济效益最大化。
二、电能质量分析方法电能质量问题的分析方法主要包括测量与监测、建模与仿真、频谱分析和数据处理等。
1. 测量与监测测量与监测是电能质量问题分析的基础,它通过对电压、电流、功率因数等参数进行实时监测和采集,获取电能质量指标数据。
传感器、数据采集系统和监测仪器是测量与监测的关键设备,能够实现对电能质量问题的实时监控。
2. 建模与仿真建模与仿真是电能质量问题分析的重要手段之一。
电能质量分析与控制 摘要:现代电力系统的电网结构和负荷构成出现了新的变化趋势,随之带来的电能质量问题逐渐引起电力部门和用户的高度重视。电能质量分析和控制策略是分析、改善电能质量的前提条件,对保证电力系统的安全经济运行与用户用电安全具有重要的理论与实际意义。现代电力系统运行与智能电网发展对电能质量分析和控制技术提出了更高的要求。传统的电能质量分析和控制方法不再满足需要,本文针对目前电能质量分析和控制技术中存在的问题展开了研究工作。 本文从电能质量的研究现状和概念入手,通过研究各种电能质量的现象,总结国内外电能质量分析和控制的各种方法,概括了目前国内外电能质量控制方法和策略的研究现状,针对不同的电能质量现象,提出了不同的电能质量控制方法。 关键词:电能质量,分析,控制 Abstract:The grid structure of the modern power system and load constitute the emergence of new trends, and brought the power quality problems gradually cause the power sector and a high degree of user attention. Power quality analysis and control strategy is to analyze and improve power quality a prerequisite for ensuring the security of the power system operation and user safe use of electricity has important theoretical and practical significance. Modern power system operation and smart grid development to a higher demand for power quality analysis and control technology. Traditional power quality analysis and control methods are no longer satisfied the need for power quality analysis and control technology has carried out research work. Research and concepts from the power quality, this paper, summary of the various methods of analysis and control of the power quality at home and abroad through a variety of power quality phenomena, summarized the current domestic and international power quality control methods and strategies for different power quality phenomena, a different method of power quality control. Keywords: power quality, analysis, control 目录 1 绪论 ................................................................................................................... 3 1.1 研究背景及研究意义 ............................................................................ 3 1.2 电能质量研究现状 ................................................................................ 4 2 电能质量概述 ................................................................................................... 6 2.1电能质量概念 ......................................................................................... 6 2.2 电能质量问题分类 ................................................................................ 6 2.3 电能质量研究的发展趋势 .................................................................... 7 3 电能质量控制 ................................................................................................... 8 3.1电能质量问题产生的原因分析 ............................................................. 8 3.2电能质量综合评估 ................................................................................. 9 3.3电能质量分析方法 ............................................................................... 14 3.4电能质量控制方法 ............................................................................... 15 4 结语 ............................................................................................................... 17 1 绪论 电能是现代社会最为广泛使用的能源,电能质量关系到各行各业和人民生活用电,关系到国民经济总体效益。随着科学技术的进步和生产过程的高度自动化,电网中各种非线性负荷及用户不断增长,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出,用户对电能质量的要求也更高,在这样的环境下,探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术,分析我国电能质量管理和控制的发展趋势,具有很强的现实意义。
1.1 研究背景及研究意义
随着冶金工业、化学工业和电气化铁路的发展,以及直流输电、大功率整流技术在工业部门和用电设备上的广泛应用,电力系统的污染日益严重,已成为影响电能质量的重要因素。冲击性功率负荷(如电弧炉、直流输电换流站)投入电网运行后,会使电网电压发生波动,从而严重地干扰了电网中波动敏感负荷如照明、计算机、精密电子仪器等的正常运转。由于计算机,精密电子仪器对供电质量的敏感程度越来越高,一旦出现电能质量问题,轻则造成设备故障,重则造成整个系统的损坏,由此带来的损失是难以估量的。另外,大量为提高生产效率,节约能源和减小环境污染而采用的基于电力电子技术的现代化设备正成为电能质量问题的主要来源。电网中正面对越来越多的电能质量问题,这使得电能质量的研究十分紧迫。 另一方面,电力部门和电力用户对电能质量的关心程度与日俱增。高质量的电能对于保证电网和电气设备安全、经济运行、提高产品质量和保障居民正常生活有着重要的意义。随着我国现代工业技术的发展和电力市场的逐步形成,电能质量己经成为电力系统发、供、用电部门十分关注的重要指标。而且随着各种用电设备对电能质量敏感度的变化,电能质量的范围进一步扩大,分类更细,要求更高。因此电能质量的研究迫切需要一些新技术来推动,通过这些新技术的应用,从而使电能质量从检测、分析和监控等方面得到提高,从而有利发现问题和规律、改善供电质量和服务。 为此, IEEE(The Institute of Eleetrieal and Eleetronies Engineers,美国电气 电子工程师协会)给出了PQ(电能质量)这一术语的定义:合格电能质量的概念是指敏感设备提供的电力和设置的接地系统均适合于该设备正常工作的。IEC(国际电工委员会)没有采用电能质量这个术语,而是提出了EMC(电磁兼容)这一术语,强调设备与设备之间的相互作用和影响,以及电源与设备之伺的相互作用和影响,并在此基础上制定了一系列相关的电磁兼容标准,而电能质量术语与电磁兼容术语之间具有很大的关联性。
1.2 电能质量研究现状
电能质量扰动信号的去噪、压缩、检测和分类是电能质量研究的核心问题,也是当前研究热点问题,国内外学者展开了大量的研究,将发表的文献概括起来,可分为以下4个方面: (1)电能质量扰动信号的去噪方法:电能质量扰动信号去噪的目的是在滤除噪声的同时尽可地保留重要的信号特征。目前,电能质量信号去噪有多种方法,比如,小波(包)阂值去噪以其简单有效而得到了广泛的应用险,其中闭值的选取是影响小波去噪效果的主要因素,为此有文献对闲值的选取作了一些改进,小波去噪的性能有了一定的提升。有文献提出了利用不同尺度的小波系数之间的相关性进行去噪,缺点是计算复杂。也有文献利用小波系数其分布具有“簇聚”性质,将小波系数分成若干块进行阂值处理,在全局适应性和空间适应性方面有了提升,但还是涉及到如何正确选择“块”大小和阂值问题。或者通过合理选择多小波基进行去噪的方法,其关键是找到合适的预处理方法。也有结合模糊中值滤波和模糊均值滤波两者的优点,通过加权滤波的方法对信号进行去噪,但滤波因子选择不合适将会影响去噪效果。除此之外还可以利用数学形态滤波方法进行去噪,其难点是如何选择适合电能质量信号的结构元素。有文献提出了利用高斯滤波器进行去噪,其对滤除服从正态分布的噪声是很有效的,对其它类型的噪声的去噪性能有待于进一步研究。 (2)电能质量扰动信号的压缩方法:小波变换是一种全新的时频分析方法,尤其适用于非平稳信号的分析,已经在电能质量分析领域得到了广泛的应用。由于信号在小波变换域能量集中于少数系数上,通过闭值处理可使大量系数变为0,因此大大减少了存储量,从而达到了数据压缩的目的,为此基于小波变换的电能