電能質(zhì)量擾動(dòng)的自動(dòng)識(shí)別和定位相關(guān)理論研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)大，各種分布式發(fā)電單元逐步接入電網(wǎng)，同時(shí)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(kāi)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(duì)電壓擾動(dòng)敏感性有增無(wú)減，造成了整個(gè)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量越來(lái)越受到關(guān)注。 基于此提出了綜合電能質(zhì)量測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)架，前端的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀可以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算和顯示，并且具有擾動(dòng)觸發(fā)單元，一旦監(jiān)測(cè)到電能質(zhì)量擾動(dòng)就可以觸發(fā)記錄單元，記錄擾動(dòng)

2、期間的數(shù)據(jù)，并將其通過(guò)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(zhuān)家系統(tǒng)、譜估計(jì)等信號(hào)處理方法進(jìn)行分析，得到更多關(guān)于電能質(zhì)量擾動(dòng)的信息。本文針對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量擾動(dòng)監(jiān)測(cè)中波形特征參數(shù)的計(jì)算、電能質(zhì)量擾動(dòng)自動(dòng)分類(lèi)以及投切電容的自動(dòng)辨識(shí)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(dòng)窗RMS 值和小波變換的電壓驟降起止時(shí)刻的檢測(cè)方法。電壓驟降是配電系統(tǒng)最普遍的電能質(zhì)量擾動(dòng)問(wèn)題，而電

3、壓驟降的主要特征通過(guò)驟降的電壓RMS 值和驟降的時(shí)間間隔表征其特性。電壓RMS 值可以通過(guò)直接計(jì)算得到，而電壓驟降起止時(shí)刻的精確檢測(cè)由于在驟降結(jié)束區(qū)間波形變化平緩，很難實(shí)現(xiàn)。提出的方法充分考慮了電壓驟降實(shí)際波形的特征，采用滑動(dòng)窗RMS 方法確定電壓驟降起止時(shí)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(diǎn)，而電壓驟降的起止時(shí)刻對(duì)應(yīng)著小波變換的奇異點(diǎn)，因此通過(guò)在確定的范圍內(nèi)搜索小波變換奇異點(diǎn)可以精確地檢測(cè)驟降

4、的起止時(shí)刻。 本文提出了基于小波變換和改進(jìn)型模糊專(zhuān)家系統(tǒng)的電能質(zhì)量擾動(dòng)分類(lèi)方法。電能質(zhì)量擾動(dòng)的檢測(cè)、定位和分類(lèi)是電能質(zhì)量分析的重要方面，特別是擾動(dòng)分類(lèi)可以辨識(shí)電能質(zhì)量擾動(dòng)類(lèi)型，便于統(tǒng)計(jì)配電系統(tǒng)的主要擾動(dòng)，為電網(wǎng)改善提供實(shí)時(shí)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(jì)算電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的特征量，將計(jì)算的特征矢量輸入到模糊專(zhuān)家系統(tǒng)，通過(guò)if-then 實(shí)現(xiàn)輸入到輸出的轉(zhuǎn)化，從而可以有效地實(shí)現(xiàn)振蕩暫態(tài)、短時(shí)

5、斷電、驟降、驟升、電壓波動(dòng)和閃變、諧波、脈沖和陷波等電能質(zhì)量擾動(dòng)的自動(dòng)分類(lèi)，識(shí)別率達(dá)到99％。模糊專(zhuān)家系統(tǒng)基于統(tǒng)計(jì)研究和專(zhuān)家知識(shí)得到特征量的成員函數(shù)和規(guī)則基，采用模糊推理實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量擾動(dòng)分類(lèi)?？紤]噪聲和諧波對(duì)已有模糊專(zhuān)家分類(lèi)系統(tǒng)的影響，本文通過(guò)對(duì)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(zhuān)家系統(tǒng)在噪聲和諧波兩種擾動(dòng)情況的分類(lèi)識(shí)別率，達(dá)到了95.25％。 針對(duì)電能質(zhì)量振蕩暫態(tài)特性難以提取的問(wèn)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(hào)參數(shù)估計(jì)(TLS-ESPRIT)算法，可以實(shí)現(xiàn)投切電容的振蕩辨識(shí)和投切電容的方位確定。小波變換的模極大值對(duì)應(yīng)信號(hào)的奇異點(diǎn)實(shí)現(xiàn)振蕩起止時(shí)刻確定，從而得到振蕩區(qū)間的持續(xù)時(shí)間。TLS-ESPRIT 算法是一種基于子空間的高分辨率信號(hào)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(hào)空間分解為信號(hào)子空間和噪聲子空間，能夠高精度地估計(jì)振蕩信號(hào)各分量的頻率、阻尼比、振幅和相位等信息。根據(jù)估計(jì)的主導(dǎo)振蕩頻率分量的電