電能質(zhì)量分析方法與控制技術(shù)探討

1、電能質(zhì)量分析方法與控制技術(shù)探討電能質(zhì)量分析方法與控制技術(shù)探討摘要：電能質(zhì)量的重要性隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展而不斷增強，并日益受到電力部門和消費者的重視。闡述了電能質(zhì)量的基本理論問題及其分析研究方法，介紹了電能質(zhì)量的相關(guān)控制策略和技術(shù)，并對該領(lǐng)域的發(fā)展方向進行了初步探討。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量分析方法控制技術(shù)0引言隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步和生產(chǎn)過程的高度自動化，電網(wǎng)中各種非線性負荷及用戶不斷增長；各種復(fù)雜的、精密的，對電能質(zhì)量敏感的用電

2、設(shè)備越來越多。上述兩方面的矛盾越來越突出，用戶對電能質(zhì)量的要求也更高，在這樣的環(huán)境下，探討電能質(zhì)量領(lǐng)域的相關(guān)理論及其控制技術(shù)，分析我國電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢，具有很強的觀實意義。1衡量電能質(zhì)量的主要指標由于所處立場不同，關(guān)注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對電能質(zhì)量的定義還未能達成完全的共識，但是對其主要技術(shù)指標都有較為一致的認識。(1)電壓偏差（voltagedeviation）：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起）的總

3、稱。(2)頻率偏差（friquencydeviation）：對頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國對于該項偏差標準都有相關(guān)規(guī)定。(3)電壓三相不平衡（unbalance）：表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過規(guī)定的標準。(4)諧波和間諧波（harmonics&interhamonics）：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為間諧波，小于基波頻率的分數(shù)次諧波也屬于間諧波。(5)電

4、壓波動和閃變（fluctuation&flicker）：電壓波動是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。2電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生2.1電能質(zhì)量問題的定義和分類電能質(zhì)量問題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實質(zhì)是電壓質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動態(tài)電能質(zhì)量問題。2.2電能質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析帶的頻譜散布；在

5、不滿足前提條件時，會產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄露”現(xiàn)象。3.3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計算的基礎(chǔ)，它既是高度非線性動力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來描述認知、決策及控制的智能行為。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點是：（1）可處理多輸入－多輸出系統(tǒng)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點。（2）不必建立精確數(shù)學(xué)模型，只考慮輸入輸出關(guān)系即可。缺點是：（1)存在局部極小問題，會出現(xiàn)局部收斂，影響系統(tǒng)的控制精度；（2)理想的訓(xùn)練樣本提取困難，

6、影響網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度和訓(xùn)練質(zhì)量；（3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易優(yōu)化。3.3.3二次變換法二次變換是一種基于能量角度來考慮的新的時域變換方法。該方法的基本原理是用時間和頻率的雙線性函數(shù)來表示信號的能量函數(shù)。二次變換的優(yōu)點是：可以準確地檢測到信號發(fā)生尖銳變化的時刻；精確測量基波和諧波分量的幅值。缺點是：無法準確地估計原始信號的諧波分量幅值；不具有時域分析功能。3.3.4小波分析法小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過對時間序列過程從低分辨率到高分辨率

7、的分析，顯示過程變化的整體特征和局部變化行為。常用的小波基函數(shù)有：Daubechies小波、B小波、Mlet小波Meyer小波等。小波變換的優(yōu)點是：（1）具有時－頻局部化的特點，特別適合突變信號和不平穩(wěn)信號分析。（2）可以對信號進行去噪、識別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。缺點是：（1）在實時系統(tǒng)中運算量較大，需要如DSP等高價格的高速芯片。（2）小波分析有“邊緣效應(yīng)”，邊界數(shù)據(jù)處理會占用較多時間，并帶來一定誤差。3.3.5Prony分析法Pron

8、y分析衰減的思想類似于小波。在該方法中，信號總是被認為可以由一系列的衰減的正弦波構(gòu)成，這些衰減正弦波類似于小波函數(shù)。所以Prony分析方法和小波一樣，可以做多尺度的信號分析。Prony分析的主要缺點是計算時間過長。4電能質(zhì)量的控制策略與技術(shù)4.1幾種電能質(zhì)量控制策略（1）PID控制：這是應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實現(xiàn)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時

9、，應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。其缺點是：響應(yīng)有超調(diào)，對系統(tǒng)參數(shù)攝動和抗負載擾動能力較差。（2）空間矢量控制：空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是：將基于三相靜止坐標系(abc)的交流量經(jīng)過派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標系(dq)的直流量從而實現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進行處理，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡化算法以縮短實時運算時間。（3）模糊邏輯控制：知道被控對象精確的數(shù)學(xué)模型是使用經(jīng)典控制理論的“頻域

10、法“和現(xiàn)代控制理論的“時域法”設(shè)計控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法，無需對系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型。它通過模擬人的思維和語言中對模糊信息的表達和處理方式，對系統(tǒng)特征進行模糊描述，來降低獲取系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價。（4）非線性魯棒控制：超導(dǎo)儲能裝置(SMES)實際運行時會受到各種不確定性的影響，因此可通過對SMES的確定性模型引入干擾，得到非線性二階魯棒模型。對此非線性模型，既可應(yīng)用反饋線性化方法使之全局線性化，再