電力系統(tǒng)諧波與電壓擾動檢測理論及方法研究.pdf

1、近年來,由于各種電力電子器件等非線性設(shè)備的廣泛應(yīng)用,諧波和電壓擾動對電網(wǎng)安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響,電能質(zhì)量不斷惡化,影響整個(gè)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地檢測電網(wǎng)中諧波含量和電壓擾動信息,確切掌握電網(wǎng)中諧波和電壓擾動的實(shí)際情況,對于防止諧波和電壓擾動的危害,保障電網(wǎng)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。有源濾波器是治理電力系統(tǒng)諧波的有效手段。同樣,檢測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,國內(nèi)外諧波抑制和電壓擾動檢測問

2、題的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用都有了很大的進(jìn)展,尤其是在電力有源濾波器出現(xiàn)后,更是取得了一些突破性成就,這些成果的運(yùn)用必將對減少和消除電網(wǎng)的諧波危害,維護(hù)綠色電力環(huán)境,產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。
　　 論文首先系統(tǒng)深入地介紹了電力系統(tǒng)諧波和電壓擾動檢測的工作原理、主要的諧波和電壓擾動檢測方法以及存在的不足,然后闡述了電力系統(tǒng)諧波和電壓擾動檢測的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀。重點(diǎn)開展了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)諧波檢測與控制理論及方法研究,對國內(nèi)外各種諧波檢測和

3、控制方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析,重點(diǎn)研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論、基于神經(jīng)元理論的諧波檢測方法、基于同步參考坐標(biāo)的諧波檢測方法、新型注入式有源濾波器建模及其預(yù)測控制技術(shù)等等。全文主要工作包括如下幾個(gè)方面:
　　 本文所研究的電力系統(tǒng)諧波檢測主要是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論開展的,由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)具有復(fù)雜非線性特性的系統(tǒng)。因此,論文詳細(xì)地介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動力學(xué)特征,并針對一類帶時(shí)變時(shí)滯的二元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研究。與已有文獻(xiàn)相比

4、,不需要假設(shè)激勵函數(shù)的光滑性,單調(diào)性和有界性,利用Brouwer和Banach不動點(diǎn)定理,并根據(jù)Halanay型不等式,研究了平衡點(diǎn)的存在性和全局指數(shù)穩(wěn)定性,得到了一組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全局指數(shù)穩(wěn)定性的充分條件。所得結(jié)論豐富了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論研究的內(nèi)容。
　　 論文第三章提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)諧波分析方法?；诟盗⑷~基函數(shù),給出了電力系統(tǒng)諧波分析的神經(jīng)元模型;隨后對神經(jīng)元算法收斂性進(jìn)行了討論并給出了詳細(xì)證明;給出了神經(jīng)

5、網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練步驟。最后的算例結(jié)果表明,該分析方法具有計(jì)算精度高、計(jì)算速度快和系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn),能有效地減小計(jì)算量。因此該方法在電力系統(tǒng)諧波分析、測量中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
　　 在簡述正序基波提取器基本原理的基礎(chǔ)上,提出了一種用于無功、諧波和負(fù)序電流檢測的改進(jìn)同步參考坐標(biāo)法。該方法通過對電網(wǎng)正序基波電壓矢量的同步旋轉(zhuǎn)跟蹤,省去鎖相環(huán)及三角函數(shù)計(jì)算,能夠快速、準(zhǔn)確地獲取APF的參考電流信號。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,均證明了采用該檢測方法的有源

6、濾波器具有良好的補(bǔ)償性能。
　　 以新型注入式混合有源濾波器IHAPF(Injection Type Hybrid Active PowerFilter)為研究對象,對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和詳盡分析,該模型可為其它類型有源濾波器建模提供一定的參考。在此基礎(chǔ)上,提出了灰色系統(tǒng)理論GM(1,1)的改進(jìn)無偏模型進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)測控制方法。該方法能夠減少偏差,實(shí)現(xiàn)無延時(shí)預(yù)測控制。通過仿真和得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,表明采用灰色預(yù)測控制能較好克服注入式有源濾波

7、器延時(shí)對諧波補(bǔ)償?shù)挠绊?改善系統(tǒng)整體性能。同時(shí)表明,文中數(shù)學(xué)模型和電流預(yù)測控制方法是有效的。
　　 為了提高電能質(zhì)量,特別是掌握電網(wǎng)中電壓擾動情況,首先需要檢測出電壓擾動波形中的基波和各次諧波電壓的信息。論文引入了基于數(shù)學(xué)形態(tài)濾波和“特定消諧”的混合算法,并在此基礎(chǔ)之上提出了能提取基波以及特定次諧波的快速檢測算法。通過仿真分析驗(yàn)證了其實(shí)用性和有效性。
　　 論文最后總結(jié)了全文的主要創(chuàng)新性研究成果,并對下一步研究工作進(jìn)行了