電能質量參數(shù)檢測算法的研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟和現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展,電能質量問題正受到越來越多的關注。全面有效的檢測和分析是改善和提高電能質量的前提和依據(jù),快速、先進、有效的參數(shù)估計算法是實現(xiàn)有效檢測和分析的基礎。
　　 由于電力信號的復雜性和電能質量內涵的擴展性,以及不斷提高的測量精度、廣度與測量速度的要求,電能質量指標參數(shù)測量技術有待進一步發(fā)展和提高。
　　 本文依據(jù)國內外相關電能質量標準,結合電能質量研究現(xiàn)狀和工程實際需要,應用數(shù)字信號處理技術

2、及電力系統(tǒng)自動化技術,研究電能質量中最重要和最受關注的指標參數(shù)的測量理論和估計算法。主要工作包括:
　　 1)提出了一種基于自適應短時傅里葉變換的基波參數(shù)估計算法,并以此算法為基礎計算電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度和功率因數(shù)等基本電能質量參數(shù)。算法采用固定的采樣周期,采樣頻率不需隨信號頻率的變化而調整,實現(xiàn)簡單;算法不需要迭代運算,可一次得到參數(shù)估計值,計算量小,響應時間快;通過采用矩形自卷積窗,并自適應地確定與信號頻率相適應

3、的時間窗寬度,有效抑制了頻譜泄漏對基波參數(shù)測量的影響,測量精度高。
　　 2)根據(jù)諧波和間諧波各自的頻譜特征,提出了一種新的諧波、間諧波實時檢測算法。算法根據(jù)正余弦函數(shù)的特性,將各次諧波分量變換成直流分量,經(jīng)由低通濾波后估計其有效值和初相角;從原信號中去除基波和諧波分量,再通過搜尋頻譜極大值獲取間諧波頻率及有效值和初相角。算法實現(xiàn)簡單,精度高,動態(tài)跟蹤特性好,適合于離散頻譜電壓、電流信號的諧波、間諧波參數(shù)實時估計。
　　

4、 3)諧波、間諧波和閃變關系密切,但現(xiàn)有諧波、間諧波的檢測與閃變的檢測實現(xiàn)方法不同且無關聯(lián)。本文推導了間諧波和調幅波對于閃變的等價關系,在此基礎上,將間諧波檢測和閃變檢測結合起來,根據(jù)國家標準和IEC標準的閃變檢測技術規(guī)范,提出了一種基于間諧波估計的閃變參數(shù)檢測新算法。新算法除了能求取瞬時視感度、短時間閃變值和長時間閃變值等反映閃變強弱的參數(shù)外,還能提供電壓波動頻度和幅度的信息,有利于電壓波動與閃變的分析和治理,為閃變檢測提供了一種新的

5、實現(xiàn)模式。
　　 4)應用數(shù)字圖像處理理論,采用圖像邊緣形態(tài)檢測算子,實現(xiàn)了暫態(tài)電能質量擾動的檢測和時間定位。該方法具有實現(xiàn)簡單,計算量小,對采樣頻率要求低,實時性好等特點,可對電壓暫降、暫升、短時中斷、短時高頻振蕩、陷波等常見暫態(tài)電力擾動進行有效檢測。
　　 5)減小背景梯度是實現(xiàn)暫態(tài)電能質量擾動檢測的關鍵。針對非擾動情況下電力信號周期交替變化引起的背景梯度,提出了基于Top-Hat形態(tài)變換的抑制方法,針對噪聲引起的背

6、景梯度,構造了合適的形態(tài)濾波器,提高了擾動檢測的靈敏度。
　　 6)提出了基于順序形態(tài)學和Top-Hat形態(tài)變換的擾動檢測方法,既可有效抑制信號平穩(wěn)變化引起的背景梯度,又具有較好的抗噪聲能力,同時很好地保留了擾動信號突變的局部細節(jié),保證了擾動檢測靈敏度和時間定位精度。
　　 7)提出了一種改進的單相電壓暫降特征參數(shù)實時檢測算法。通過構造新的變換矩陣,減小了傳統(tǒng)方法構造虛擬三相系統(tǒng)的延時,可對單相電壓暫降幅值、持續(xù)時間和相

7、位跳變等特征參數(shù)進行近乎瞬時的估計。分析了單相電壓暫降檢測時“異動”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,提出了基于形態(tài)運算的解決方法。
　　 8)提出了一種改進的三相電壓暫降檢測算法。針對三相不平衡電壓暫降,通過正序dq變換和負序dq變換,經(jīng)由形態(tài)低通濾波得到三相電壓的基波正序、負序分量,采用改進的單相電壓暫降檢測算法得到零序分量,進而得到各相電壓暫降的特征參數(shù)。改進方法實時性好,參數(shù)估計精確,滿足電壓暫降實時檢測的要求,可應用于電壓暫降監(jiān)測、評估