電能質(zhì)量擾動的自動識別和定位相關(guān)理論研究.pdf

1、近年來，隨著電力系統(tǒng)容量不斷擴大，各種分布式發(fā)電單元逐步接入電網(wǎng)，同時各種大功率的非線性負(fù)載，如各種整流設(shè)備，電弧爐和開關(guān)電源使用不斷增加，造成公用電網(wǎng)電能質(zhì)量日益惡化。而各種不同的電子設(shè)備對電壓擾動敏感性有增無減，造成了整個電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量越來越受到關(guān)注。 基于此提出了綜合電能質(zhì)量測試平臺的構(gòu)架，前端的電能質(zhì)量監(jiān)測儀可以實現(xiàn)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的計算和顯示，并且具有擾動觸發(fā)單元，一旦監(jiān)測到電能質(zhì)量擾動就可以觸發(fā)記錄單元，記錄擾動

2、期間的數(shù)據(jù)，并將其通過變電站通訊系統(tǒng)傳輸?shù)诫娔苜|(zhì)量分析中心，以便利用傅立葉變換、小波變換、模糊專家系統(tǒng)、譜估計等信號處理方法進(jìn)行分析，得到更多關(guān)于電能質(zhì)量擾動的信息。本文針對配電系統(tǒng)電能質(zhì)量擾動監(jiān)測中波形特征參數(shù)的計算、電能質(zhì)量擾動自動分類以及投切電容的自動辨識和定位進(jìn)行了全面而深入的研究，取得了如下成果： 本文提出了一種基于滑動窗RMS 值和小波變換的電壓驟降起止時刻的檢測方法。電壓驟降是配電系統(tǒng)最普遍的電能質(zhì)量擾動問題，而電

3、壓驟降的主要特征通過驟降的電壓RMS 值和驟降的時間間隔表征其特性。電壓RMS 值可以通過直接計算得到，而電壓驟降起止時刻的精確檢測由于在驟降結(jié)束區(qū)間波形變化平緩，很難實現(xiàn)。提出的方法充分考慮了電壓驟降實際波形的特征，采用滑動窗RMS 方法確定電壓驟降起止時刻的范圍，然后在小波分解尺度d1中采用正態(tài)分布三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值確定相關(guān)的奇異點，而電壓驟降的起止時刻對應(yīng)著小波變換的奇異點，因此通過在確定的范圍內(nèi)搜索小波變換奇異點可以精確地檢測驟降

4、的起止時刻。 本文提出了基于小波變換和改進(jìn)型模糊專家系統(tǒng)的電能質(zhì)量擾動分類方法。電能質(zhì)量擾動的檢測、定位和分類是電能質(zhì)量分析的重要方面，特別是擾動分類可以辨識電能質(zhì)量擾動類型，便于統(tǒng)計配電系統(tǒng)的主要擾動，為電網(wǎng)改善提供實時數(shù)據(jù)。 提出的方法首先利用傅立葉變換、小波變換以及RMS 值等計算電能質(zhì)量擾動信號的特征量，將計算的特征矢量輸入到模糊專家系統(tǒng)，通過if-then 實現(xiàn)輸入到輸出的轉(zhuǎn)化，從而可以有效地實現(xiàn)振蕩暫態(tài)、短時

5、斷電、驟降、驟升、電壓波動和閃變、諧波、脈沖和陷波等電能質(zhì)量擾動的自動分類，識別率達(dá)到99％。模糊專家系統(tǒng)基于統(tǒng)計研究和專家知識得到特征量的成員函數(shù)和規(guī)則基，采用模糊推理實現(xiàn)電能質(zhì)量擾動分類。考慮噪聲和諧波對已有模糊專家分類系統(tǒng)的影響，本文通過對隸屬函數(shù)的改進(jìn)和增加模糊推理規(guī)則基，改善了模糊專家系統(tǒng)在噪聲和諧波兩種擾動情況的分類識別率，達(dá)到了95.25％。 針對電能質(zhì)量振蕩暫態(tài)特性難以提取的問題，提出了基于模極大值小波域和總體最

6、小二乘法－旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號參數(shù)估計(TLS-ESPRIT)算法，可以實現(xiàn)投切電容的振蕩辨識和投切電容的方位確定。小波變換的模極大值對應(yīng)信號的奇異點實現(xiàn)振蕩起止時刻確定，從而得到振蕩區(qū)間的持續(xù)時間。TLS-ESPRIT 算法是一種基于子空間的高分辨率信號分析方法，直接以振蕩區(qū)間的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)矩陣為基礎(chǔ)，把信號空間分解為信號子空間和噪聲子空間，能夠高精度地估計振蕩信號各分量的頻率、阻尼比、振幅和相位等信息。根據(jù)估計的主導(dǎo)振蕩頻率分量的電