電力系統(tǒng)諧波與電壓擾動檢測理論及方法研究.pdf

1、近年來,由于各種電力電子器件等非線性設備的廣泛應用,諧波和電壓擾動對電網(wǎng)安全運行造成了嚴重影響,電能質量不斷惡化,影響整個電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行。因此,實時、準確地檢測電網(wǎng)中諧波含量和電壓擾動信息,確切掌握電網(wǎng)中諧波和電壓擾動的實際情況,對于防止諧波和電壓擾動的危害,保障電網(wǎng)安全具有重要的現(xiàn)實意義。有源濾波器是治理電力系統(tǒng)諧波的有效手段。同樣,檢測技術是實現(xiàn)諧波抑制和無功補償?shù)年P鍵。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展,國內外諧波抑制和電壓擾動檢測問

2、題的理論研究和實踐應用都有了很大的進展,尤其是在電力有源濾波器出現(xiàn)后,更是取得了一些突破性成就,這些成果的運用必將對減少和消除電網(wǎng)的諧波危害,維護綠色電力環(huán)境,產(chǎn)生巨大的促進作用。
　　 論文首先系統(tǒng)深入地介紹了電力系統(tǒng)諧波和電壓擾動檢測的工作原理、主要的諧波和電壓擾動檢測方法以及存在的不足,然后闡述了電力系統(tǒng)諧波和電壓擾動檢測的研究進展和現(xiàn)狀。重點開展了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的電力系統(tǒng)諧波檢測與控制理論及方法研究,對國內外各種諧波檢測和

3、控制方法進行了系統(tǒng)分析,重點研究了神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性理論、基于神經(jīng)元理論的諧波檢測方法、基于同步參考坐標的諧波檢測方法、新型注入式有源濾波器建模及其預測控制技術等等。全文主要工作包括如下幾個方面:
　　 本文所研究的電力系統(tǒng)諧波檢測主要是基于神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)理論開展的,由于神經(jīng)網(wǎng)絡是一個具有復雜非線性特性的系統(tǒng)。因此,論文詳細地介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的動力學特征,并針對一類帶時變時滯的二元神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性問題進行了研究。與已有文獻相比

4、,不需要假設激勵函數(shù)的光滑性,單調性和有界性,利用Brouwer和Banach不動點定理,并根據(jù)Halanay型不等式,研究了平衡點的存在性和全局指數(shù)穩(wěn)定性,得到了一組神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)全局指數(shù)穩(wěn)定性的充分條件。所得結論豐富了神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性理論研究的內容。
　　 論文第三章提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的電力系統(tǒng)諧波分析方法。基于傅立葉基函數(shù),給出了電力系統(tǒng)諧波分析的神經(jīng)元模型;隨后對神經(jīng)元算法收斂性進行了討論并給出了詳細證明;給出了神經(jīng)

5、網(wǎng)絡的訓練步驟。最后的算例結果表明,該分析方法具有計算精度高、計算速度快和系統(tǒng)性強的特點,能有效地減小計算量。因此該方法在電力系統(tǒng)諧波分析、測量中具有較大的應用價值。
　　 在簡述正序基波提取器基本原理的基礎上,提出了一種用于無功、諧波和負序電流檢測的改進同步參考坐標法。該方法通過對電網(wǎng)正序基波電壓矢量的同步旋轉跟蹤,省去鎖相環(huán)及三角函數(shù)計算,能夠快速、準確地獲取APF的參考電流信號。仿真與實驗結果,均證明了采用該檢測方法的有源

6、濾波器具有良好的補償性能。
　　 以新型注入式混合有源濾波器IHAPF(Injection Type Hybrid Active PowerFilter)為研究對象,對其進行數(shù)學建模和詳盡分析,該模型可為其它類型有源濾波器建模提供一定的參考。在此基礎上,提出了灰色系統(tǒng)理論GM(1,1)的改進無偏模型進行系統(tǒng)預測控制方法。該方法能夠減少偏差,實現(xiàn)無延時預測控制。通過仿真和得出的實驗結果,表明采用灰色預測控制能較好克服注入式有源濾波

7、器延時對諧波補償?shù)挠绊?改善系統(tǒng)整體性能。同時表明,文中數(shù)學模型和電流預測控制方法是有效的。
　　 為了提高電能質量,特別是掌握電網(wǎng)中電壓擾動情況,首先需要檢測出電壓擾動波形中的基波和各次諧波電壓的信息。論文引入了基于數(shù)學形態(tài)濾波和“特定消諧”的混合算法,并在此基礎之上提出了能提取基波以及特定次諧波的快速檢測算法。通過仿真分析驗證了其實用性和有效性。
　　 論文最后總結了全文的主要創(chuàng)新性研究成果,并對下一步研究工作進行了