電能質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)算法的研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,電能質(zhì)量問(wèn)題正受到越來(lái)越多的關(guān)注。全面有效的檢測(cè)和分析是改善和提高電能質(zhì)量的前提和依據(jù),快速、先進(jìn)、有效的參數(shù)估計(jì)算法是實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)和分析的基礎(chǔ)。
　　 由于電力信號(hào)的復(fù)雜性和電能質(zhì)量?jī)?nèi)涵的擴(kuò)展性,以及不斷提高的測(cè)量精度、廣度與測(cè)量速度的要求,電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)測(cè)量技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展和提高。
　　 本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合電能質(zhì)量研究現(xiàn)狀和工程實(shí)際需要,應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

2、及電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù),研究電能質(zhì)量中最重要和最受關(guān)注的指標(biāo)參數(shù)的測(cè)量理論和估計(jì)算法。主要工作包括:
　　 1)提出了一種基于自適應(yīng)短時(shí)傅里葉變換的基波參數(shù)估計(jì)算法,并以此算法為基礎(chǔ)計(jì)算電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度和功率因數(shù)等基本電能質(zhì)量參數(shù)。算法采用固定的采樣周期,采樣頻率不需隨信號(hào)頻率的變化而調(diào)整,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單;算法不需要迭代運(yùn)算,可一次得到參數(shù)估計(jì)值,計(jì)算量小,響應(yīng)時(shí)間快;通過(guò)采用矩形自卷積窗,并自適應(yīng)地確定與信號(hào)頻率相適應(yīng)

3、的時(shí)間窗寬度,有效抑制了頻譜泄漏對(duì)基波參數(shù)測(cè)量的影響,測(cè)量精度高。
　　 2)根據(jù)諧波和間諧波各自的頻譜特征,提出了一種新的諧波、間諧波實(shí)時(shí)檢測(cè)算法。算法根據(jù)正余弦函數(shù)的特性,將各次諧波分量變換成直流分量,經(jīng)由低通濾波后估計(jì)其有效值和初相角;從原信號(hào)中去除基波和諧波分量,再通過(guò)搜尋頻譜極大值獲取間諧波頻率及有效值和初相角。算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,精度高,動(dòng)態(tài)跟蹤特性好,適合于離散頻譜電壓、電流信號(hào)的諧波、間諧波參數(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)。
　　

4、 3)諧波、間諧波和閃變關(guān)系密切,但現(xiàn)有諧波、間諧波的檢測(cè)與閃變的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法不同且無(wú)關(guān)聯(lián)。本文推導(dǎo)了間諧波和調(diào)幅波對(duì)于閃變的等價(jià)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,將間諧波檢測(cè)和閃變檢測(cè)結(jié)合起來(lái),根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的閃變檢測(cè)技術(shù)規(guī)范,提出了一種基于間諧波估計(jì)的閃變參數(shù)檢測(cè)新算法。新算法除了能求取瞬時(shí)視感度、短時(shí)間閃變值和長(zhǎng)時(shí)間閃變值等反映閃變強(qiáng)弱的參數(shù)外,還能提供電壓波動(dòng)頻度和幅度的信息,有利于電壓波動(dòng)與閃變的分析和治理,為閃變檢測(cè)提供了一種新的

5、實(shí)現(xiàn)模式。
　　 4)應(yīng)用數(shù)字圖像處理理論,采用圖像邊緣形態(tài)檢測(cè)算子,實(shí)現(xiàn)了暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)的檢測(cè)和時(shí)間定位。該方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,計(jì)算量小,對(duì)采樣頻率要求低,實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn),可對(duì)電壓暫降、暫升、短時(shí)中斷、短時(shí)高頻振蕩、陷波等常見(jiàn)暫態(tài)電力擾動(dòng)進(jìn)行有效檢測(cè)。
　　 5)減小背景梯度是實(shí)現(xiàn)暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)檢測(cè)的關(guān)鍵。針對(duì)非擾動(dòng)情況下電力信號(hào)周期交替變化引起的背景梯度,提出了基于Top-Hat形態(tài)變換的抑制方法,針對(duì)噪聲引起的背

6、景梯度,構(gòu)造了合適的形態(tài)濾波器,提高了擾動(dòng)檢測(cè)的靈敏度。
　　 6)提出了基于順序形態(tài)學(xué)和Top-Hat形態(tài)變換的擾動(dòng)檢測(cè)方法,既可有效抑制信號(hào)平穩(wěn)變化引起的背景梯度,又具有較好的抗噪聲能力,同時(shí)很好地保留了擾動(dòng)信號(hào)突變的局部細(xì)節(jié),保證了擾動(dòng)檢測(cè)靈敏度和時(shí)間定位精度。
　　 7)提出了一種改進(jìn)的單相電壓暫降特征參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)算法。通過(guò)構(gòu)造新的變換矩陣,減小了傳統(tǒng)方法構(gòu)造虛擬三相系統(tǒng)的延時(shí),可對(duì)單相電壓暫降幅值、持續(xù)時(shí)間和相

7、位跳變等特征參數(shù)進(jìn)行近乎瞬時(shí)的估計(jì)。分析了單相電壓暫降檢測(cè)時(shí)“異動(dòng)”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,提出了基于形態(tài)運(yùn)算的解決方法。
　　 8)提出了一種改進(jìn)的三相電壓暫降檢測(cè)算法。針對(duì)三相不平衡電壓暫降,通過(guò)正序dq變換和負(fù)序dq變換,經(jīng)由形態(tài)低通濾波得到三相電壓的基波正序、負(fù)序分量,采用改進(jìn)的單相電壓暫降檢測(cè)算法得到零序分量,進(jìn)而得到各相電壓暫降的特征參數(shù)。改進(jìn)方法實(shí)時(shí)性好,參數(shù)估計(jì)精確,滿(mǎn)足電壓暫降實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求,可應(yīng)用于電壓暫降監(jiān)測(cè)、評(píng)估