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(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而不斷增強(qiáng)，并日益受到電力部門和消費(fèi)者的重視。闡述了電能質(zhì)量的基本理論問(wèn)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(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展方向進(jìn)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化，電網(wǎng)中各種非線性負(fù)荷及用戶不斷增長(zhǎng)；各種復(fù)雜的、精密的，對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電

2、設(shè)備越來(lái)越多。上述兩方面的矛盾越來(lái)越突出，用戶對(duì)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(guó)電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢(shì)，具有很強(qiáng)的觀實(shí)意義。1衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)由于所處立場(chǎng)不同，關(guān)注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對(duì)電能質(zhì)量的定義還未能達(dá)成完全的共識(shí)，但是對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)都有較為一致的認(rèn)識(shí)。(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(duì)頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國(guó)對(duì)于該項(xiàng)偏差標(biāo)準(zhǔn)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(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(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?jǐn)?shù)次諧波也屬于間諧波。(5)電

4、壓波動(dòng)和閃變（fluctuation&flicker）：電壓波動(dòng)是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動(dòng)，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(jī)變化。閃變則是指電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺影響。2電能質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生2.1電能質(zhì)量問(wèn)題的定義和分類電能質(zhì)量問(wèn)題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問(wèn)題的總稱，其實(shí)質(zhì)是電壓質(zhì)量問(wèn)題。電能質(zhì)量問(wèn)題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。2.2電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因分析帶的頻譜散布；在

5、不滿足前提條件時(shí)，會(huì)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(jì)算的基礎(chǔ)，它既是高度非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來(lái)描述認(rèn)知、決策及控制的智能行為。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)。（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(diǎn)是：（1)存在局部極小問(wèn)題，會(huì)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(lái)考慮的新的時(shí)域變換方法。該方法的基本原理是用時(shí)間和頻率的雙線性函數(shù)來(lái)表示信號(hào)的能量函數(shù)。二次變換的優(yōu)點(diǎn)是：可以準(zhǔn)確地檢測(cè)到信號(hào)發(fā)生尖銳變化的時(shí)刻；精確測(cè)量基波和諧波分量的幅值。缺點(diǎn)是：無(wú)法準(zhǔn)確地估計(jì)原始信號(hào)的諧波分量幅值；不具有時(shí)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(guò)對(duì)時(shí)間序列過(guò)程從低分辨率到高分辨率

7、的分析，顯示過(guò)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(diǎn)是：（1）具有時(shí)－頻局部化的特點(diǎn)，特別適合突變信號(hào)和不平穩(wěn)信號(hào)分析。（2）可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪、識(shí)別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。缺點(diǎn)是：（1）在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中運(yùn)算量較大，需要如DSP等高價(jià)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(huì)占用較多時(shí)間，并帶來(lái)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(hào)總是被認(rèn)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(hào)分析。Prony分析的主要缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。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(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被控對(duì)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(shí)

9、，應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。其缺點(diǎn)是：響應(yīng)有超調(diào)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和抗負(fù)載擾動(dòng)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(biāo)系(abc)的交流量經(jīng)過(guò)派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq)的直流量從而實(shí)現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進(jìn)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(jiǎn)化算法以縮短實(shí)時(shí)運(yùn)算時(shí)間。（3）模糊邏輯控制：知道被控對(duì)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(shí)域法”設(shè)計(jì)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(wú)需對(duì)系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型。它通過(guò)模擬人的思維和語(yǔ)言中對(duì)模糊信息的表達(dá)和處理方式，對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行模糊描述，來(lái)降低獲取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價(jià)。（4）非線性魯棒控制：超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置(SMES)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)受到各種不確定性的影響，因此可通過(guò)對(duì)SMES的確定性模型引入干擾，得到非線性二階魯棒模型。對(duì)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