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《電能質(zhì)量擾動(dòng)分析方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、電能質(zhì)量擾動(dòng)分析方法研究第1章緒論1.1課題的研究背景及意義自從人類(lèi)進(jìn)入電氣時(shí)代以來(lái)，人們就對(duì)電能的使用進(jìn)行著不斷的研究，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)電能的探索研究以及開(kāi)放利用越來(lái)越深入。在當(dāng)今社會(huì)，對(duì)電能的需求無(wú)處不在，從科學(xué)研究到工業(yè)生產(chǎn)再到人們的日常生活，電能已經(jīng)成為了人們不可缺少的重要能源。另外，能否合理有效地利用電能在一定程度上可以衡量一個(gè)國(guó)家的發(fā)達(dá)程度以及生產(chǎn)力水平[1]。隨著社會(huì)的進(jìn)步，在人們眼中電能逐漸成為一種商品，所以電能的質(zhì)量問(wèn)題就成為了廣大消費(fèi)者所關(guān)心的重點(diǎn)。在較早時(shí)期里，由于受到科學(xué)水平的制約，人們認(rèn)為頻率誤差與電壓偏差是影響電能質(zhì)
2、量的最主要問(wèn)題，然而隨著科技進(jìn)步以及時(shí)代發(fā)展，特別是人類(lèi)對(duì)電能的依賴程度不斷增長(zhǎng)，對(duì)于電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)也提出了更新的要求。如果電能質(zhì)量不能達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行構(gòu)成重大威脅[2]。理論上講，從發(fā)電站所發(fā)出的電能的波形圖應(yīng)該是以單一頻率和額定幅值構(gòu)成的正弦波形。但是在實(shí)際情況下，用戶所收到的電能卻不能滿足理論上的要求，其原因要?dú)w咎于在電能的傳輸過(guò)程中加入了一些不必要的信號(hào)，導(dǎo)致了電能的波形產(chǎn)生一定的變化[3]。人類(lèi)進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，電子技術(shù)以及微電子技術(shù)得到了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，使得各種變頻設(shè)備、微控設(shè)備和以計(jì)算機(jī)為代表的各種數(shù)字電子設(shè)備廣泛地應(yīng)用
3、到各種各樣的領(lǐng)域里，由于這些設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)較為敏感，進(jìn)而將供電單位所提供的電能的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升到了一個(gè)更高的層次。雖然這些電力電子設(shè)備改變了人們的生產(chǎn)生活方式，使人類(lèi)的生存質(zhì)量提升到新的高度的同時(shí)也提高了電能的使用效率，但是這些設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，在一定程度上對(duì)電力系統(tǒng)造成影響。另外，例如雷擊、短路、斷路等電網(wǎng)故障也會(huì)污染電網(wǎng)環(huán)境，威脅電能質(zhì)量，影響電網(wǎng)設(shè)備的正常工作甚至損害電網(wǎng)設(shè)備，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。為了提高用電質(zhì)量，保證用電安全，特別是確保工業(yè)生產(chǎn)以及醫(yī)療設(shè)備的平穩(wěn)可靠運(yùn)行，必須對(duì)電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量本身的不規(guī)則性進(jìn)行有效分析，精確地把握
4、電能質(zhì)量問(wèn)題的特點(diǎn)并準(zhǔn)確地提取電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的特征量，并以此為依據(jù)分類(lèi)識(shí)別電能質(zhì)量問(wèn)題。這不僅為電能質(zhì)量的改善提供了科學(xué)依據(jù)，而且對(duì)電能質(zhì)量的綜合治理也有深遠(yuǎn)影響[5]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在電網(wǎng)的輸電過(guò)程中，電能質(zhì)量問(wèn)題往往不會(huì)以單一的形式逐個(gè)出現(xiàn)，而是幾種擾動(dòng)信號(hào)復(fù)合在一起對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這種復(fù)合擾動(dòng)通常含有電壓暫升、電壓暫降、電壓中斷、暫態(tài)振蕩、諧波等擾動(dòng)信號(hào)[6]，所以檢測(cè)和分析電能質(zhì)量問(wèn)題的過(guò)程從本質(zhì)上講就是檢測(cè)和識(shí)別電力系統(tǒng)中存在的電能擾動(dòng)信號(hào)的過(guò)程。由于電能的質(zhì)量問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成為了該研究方向的焦點(diǎn)，所以對(duì)檢測(cè)和識(shí)別電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的研
5、究和探索，特別是對(duì)突變的，不穩(wěn)定的短時(shí)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別研究，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外廣大專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)，于是在近些年內(nèi)，有很多專(zhuān)家學(xué)者圍繞著電能質(zhì)量問(wèn)題提出了一些行之有效的分析識(shí)別方法。要達(dá)到識(shí)別電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的目的，一般需要通過(guò)兩個(gè)環(huán)節(jié)，即特征提取環(huán)節(jié)與模式識(shí)別環(huán)節(jié)。其中，特征提取環(huán)節(jié)主要進(jìn)行兩方面的工作，即運(yùn)用一些分析方法對(duì)分析信號(hào)的波形以及從分析結(jié)果中找尋能夠準(zhǔn)確表達(dá)不同信號(hào)間差異的特征參數(shù)，現(xiàn)在較為主流的分析方法有時(shí)域分析方法、頻域分析方法和變換域分析方法[7]。時(shí)域仿真方法：主要是利用電力系統(tǒng)元件搭建仿真模型，再通過(guò)求解該仿真模型的微分方程，達(dá)到
6、分析電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的目的。較為常用的的時(shí)域仿真方法主要分為兩類(lèi)，其一是以電子電路為基礎(chǔ)的仿真程序。另一類(lèi)是以EMTP為代表的暫態(tài)仿真方法。第2章電能質(zhì)量擾動(dòng)分析的基本原理2.1S變換基本原理從這個(gè)二維矩陣中可以得到離散信號(hào)的幾乎全部信息，矩陣的行數(shù)對(duì)應(yīng)離散信號(hào)的采樣時(shí)間點(diǎn)數(shù)，而列則代表離散信號(hào)的離散頻率，于是可以從二維矩陣中得到某一采樣時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率曲線。對(duì)二維復(fù)矩陣中的復(fù)數(shù)元素取?？梢缘玫诫x散信號(hào)的幅值，并且可以根據(jù)元素在矩陣中的位置獲得相應(yīng)的時(shí)間參數(shù)與頻率信息，另外從模矩陣中還可以得到某一時(shí)間點(diǎn)的幅值與頻率的關(guān)系曲線和某一頻率下幅值隨時(shí)間的變化曲線
7、。由S變換的定義以及推導(dǎo)過(guò)程中可以看出，S變換的高斯窗函數(shù)會(huì)隨著的改變而改變。當(dāng)信號(hào)的頻率較低時(shí)，高斯窗尺度較寬；而隨著頻率加大，采用的高斯窗的寬度變窄，尺度變小，所以S變換的窗函數(shù)是可變的而且分辨率隨著信號(hào)頻率的改變而改變。2.2信息熵所謂信息熵[48]，在數(shù)學(xué)上，是一個(gè)相當(dāng)抽象的概念，可以把信息熵理解成為某種特定信息出現(xiàn)的概率。在信源中，任一符號(hào)發(fā)生的概率為1，則其他符號(hào)發(fā)生的概率均為0，表明信息熵具有確定性，即信源中只要有一個(gè)事件是必然事件，則其余事件均為不可能事件，這時(shí)候的信息熵為0。信息熵具有可加性，可加性是熵函數(shù)的性質(zhì)中最重要的一條性質(zhì)，可加性反
8、映出的任何復(fù)雜問(wèn)題都可以分步解決，也就是對(duì)于某一事物
