基于盲源分離理論的閃變和間諧波檢測技術(shù)研究.pdf

1、隨著非線性、沖擊性負(fù)荷等大功率電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的不斷增多，必然產(chǎn)生電壓閃變和間諧波干擾，電網(wǎng)被污染，造成電能質(zhì)量日益下降，影響了人們的日常生活和生產(chǎn)。因此準(zhǔn)確檢測閃變和間諧波，是評價(jià)電能質(zhì)量的基礎(chǔ)，是提高電能質(zhì)量的前提。目前通常用小波分析法和各種快速傅里葉變換法檢測閃變和諧波、間諧波，但易受頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)等的影響。為提高檢測閃變和諧波、間諧波參數(shù)的精度，本文首先研究了用盲源分離算法從產(chǎn)生閃變和諧波、間諧波的畸變電壓信號中分離

2、出閃變和諧波、間諧波的波形，再通過計(jì)算得到它們的頻率；然后研究了分析閃變包絡(luò)的幅值及間諧波的幅值、相位的粒子群算法，在此基礎(chǔ)上研制了驗(yàn)證本文提出的閃變和間諧波檢測方法的試驗(yàn)系統(tǒng)，解決了閃變和間諧波檢測的若干關(guān)鍵技術(shù)問題。論文主要完成的研究工作如下：
　　研究了如何利用單只電壓互感器輸出的信號序列構(gòu)造延遲矩陣，以代替多個(gè)傳感器輸出信號陣列，滿足盲源分離的要求并進(jìn)行了盲源分離，實(shí)現(xiàn)了從含有多個(gè)頻率分量的閃變、間諧波信號中分離出閃變包絡(luò)

3、及各諧波、間諧波頻率分量的波形。
　　為準(zhǔn)確得到閃變的頻率和波動值，避免頻譜混疊和泄漏等問題，用基于互信息最小化準(zhǔn)則的Fast-ICA算法從發(fā)生閃變的采樣信號中分離出閃變包絡(luò)波形，通過計(jì)算得到閃變的波動值和頻率；為提高檢測精度，進(jìn)一步提出了先由盲源分離得到載波波形，計(jì)算出載波頻率和幅值，然后應(yīng)用免疫粒子群算法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到閃變的頻率和波動值，此算法與希爾伯特-黃變換法相比，提高了檢測精度。選取了適合于閃變包絡(luò)檢測的db2

4、4小波，將電壓采樣信號序列進(jìn)行分解，在低頻帶得到閃變包絡(luò)波形，并將基于互信息最小化準(zhǔn)則的快速不動點(diǎn)獨(dú)立分量分析算法與小波算法進(jìn)行了比較，結(jié)果表明該算法的檢測誤差小于小波算法。為符合實(shí)際工作情況，研究了在含有噪聲情況下，用盲源分離算法分離閃變包絡(luò)的方法。由于噪聲和閃變信號、載波信號相互獨(dú)立，因此用魯棒預(yù)白化方法，降低噪聲的影響，將閃變包絡(luò)波形分離出來，省去了去噪過程，節(jié)省了軟硬件開銷，提高了計(jì)算效率。
　　諧波是電能質(zhì)量的重要組成部

5、分，為辨識基波、諧波、間諧波的各項(xiàng)參數(shù)，提出了基于同時(shí)對角化二階盲辨識算法分離各頻率分量波形，通過計(jì)算得到具體頻率值，用免疫粒子群優(yōu)化算法辨識基波、各次諧波、間諧波的幅值和相位，結(jié)果表明在間諧波頻率點(diǎn)處檢測精度高于快速傅里葉變換法和Blackman-Harris窗插值快速傅里葉變換算法，尤其是提高了間諧波的相位測量精度。由于免疫粒子群算法避免了早熟現(xiàn)象的發(fā)生，本文采用上述算法取得了良好的效果，試驗(yàn)結(jié)果證明是間諧波檢測的有效方法。