變電站電能質(zhì)量分析方法探討論文

　　變電站電能質(zhì)量分析方法的研究具有重要的意義，它能夠保證在電網(wǎng)中有大量的非線性電力電子設備投入使用時及時的發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，并且快速做出反應保證電網(wǎng)的電能質(zhì)量符合國家相關的標準。下面是小編收集整理的變電站電能質(zhì)量分析方法探討論文，希望對您有所幫助！

　　摘要：電網(wǎng)系統(tǒng)作為居民生產(chǎn)生活的主要動力來源，對國家經(jīng)濟正常發(fā)展起著重要作用。變電站作為我國現(xiàn)階段配電網(wǎng)絡的重要節(jié)點，關于變電站可靠性和電能質(zhì)量的研究日益受到人們的關注。本文詳細的對變電站電能質(zhì)量存在的問題進行了分析，同時本文對一些電能質(zhì)量測量和分析的方法進行了探討。

　　關鍵詞：變電站；電能質(zhì)量；分析方法

　　0 引言

　　我國近年來電力事業(yè)取得了快速的發(fā)展，于此同時人們對電網(wǎng)的可靠運行的要求也越來越高。電能質(zhì)量的可靠性對于社會的安全生產(chǎn)中的影響越來越大。它直接影響到相關電力用戶的正常的生產(chǎn)活動甚至影響到人們的生命健康。變電站作為電能運輸和變換的重要節(jié)點，對電能質(zhì)量起著重要的作用。本文對分析了的變電站電能質(zhì)量存在的一些問題，并對電能質(zhì)量的分析方法進行了敘述。

　　1 電能質(zhì)量的相關問題

　　隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，大功率的電力電子設備被越來越多的工廠采用。這類設備的大量應用造成了非線性負荷的快速增加，反饋到電網(wǎng)中后會造成諧波、無功功率和波動與閃變等電能質(zhì)量的變壞。電能質(zhì)量變壞后會造成大量的線路能耗并且危及整個電網(wǎng)的安全。例如當電網(wǎng)中的諧波含量過大時會造成線路中的電流畸變非常嚴重同時會產(chǎn)生額外的電能損耗使線路過熱最終會導致線路發(fā)生火災。另外，當諧波含量很大超出線路設計的要求時會影響各種電氣設備的安全運行同時會引起線路局部的并聯(lián)或者是串聯(lián)諧振導致嚴重的后果。變電站作為電能傳輸?shù)闹匾��?jié)點，能夠?qū)�線路的電能質(zhì)量進行準確的分析，并能夠根據(jù)分析結果采取措施改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量問題如下表一所示：

　　2 電能質(zhì)量分析方法

　　現(xiàn)階段對電能質(zhì)量的分析一般包括時域，頻域和基于某種變換的三大類分析方法。本文對這三大類分析方法進行了一定的探討。

　　2.1 時域分析法

　　時域分析法是利用時域仿真程序?qū)ο嚓P的電能質(zhì)量進行分析的方法，這類分析方法在電能質(zhì)量分析中應用的廣�，F(xiàn)階段比較常用的時域分析方法包括以下幾種EMTP/ATP,NETOMZC,SPICE和SABER等等。電網(wǎng)中各種設備一般都可以用一定數(shù)量的R、L、C等原件通過不同的組合進行相關的模擬。根據(jù)建立的相關模型通過計算機按照相應的時域分析法對線路的電能變化進行相應的運算模擬。這類方法一般可以通過百年步長，變階次和梯形積分進行相關的計算。該類方法可以在較短的時間內(nèi)對電網(wǎng)線路進行模擬，但是由于模擬的步長決定了模擬的精確度和頻率的范圍，因此要在模擬的是要知道頻率的變化范圍。時域分析法一般應用于以下幾種類型：對于大功率的電弧爐電壓閃變的模擬；對于電容器的不固定投切造成的暫態(tài)現(xiàn)象進行分析；對電氣設備不正常接地引起的電能質(zhì)量問題進行模擬。

　　2.2 頻域分析方法

　　現(xiàn)階段頻域分析方法一般用于諧波頻率分析、諧波的潮流計算和混合諧波潮流計算等電能質(zhì)量的分析。[2]在諧波的分析中，

　　上式中，Y_m代表線性網(wǎng)絡的導納矩陣，U_m代表網(wǎng)絡節(jié)點的電壓， I_m代表網(wǎng)絡節(jié)點的電流矢量，m代表電路諧波的次數(shù)。通過向電網(wǎng)網(wǎng)絡中注入電流，根據(jù)上式可以求出每個節(jié)點諧波的輸入阻抗和轉(zhuǎn)移阻抗。對于非線性網(wǎng)絡中，利用該類方法可以進行諧波的潮流計算。這類方法計算比較簡單，在實際的應用中被廣泛的采用。但是對于非線性網(wǎng)絡而言有時計算的誤差比較大。一般而言頻率掃描和諧波潮流計算對于電力電子器件等非線性負荷的動態(tài)模擬具有局限性�；旌现C波潮流計算分析方法由于能夠很好的反映非線性負荷的動態(tài)特性，模擬的準確度高越來越受到人們的關注。但是混合諧波潮流計算的計算過程非常復雜計算所花的時間比較多。

　　2.3 基于某種變換的分析方法

　　基于某種變換的分析方法近年來在電能質(zhì)量分析中被廣泛的采用，基于某種變換的分析方法一般包括傅里葉變換、小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡、勃朗尼分析法等五種分析方法。

　　2.3.1 傅里葉變換法

　　Fourier變換法是傳統(tǒng)經(jīng)典的分析方法，他一般應用在實時監(jiān)測系統(tǒng)中，F(xiàn)ourier變換法包括快速傅里葉變換（FFT）和短時傅里葉變換法（STFT）兩種變換方法。

　　連續(xù)信號x(t)的傅里葉變換公式

　　快速傅里葉變換（FFT）作為廣泛采用的變換方法它具有正交、完備等諸多優(yōu)點。在采用快速傅里葉變換（FFT）時要滿足以下幾個條件（1）變換必須滿足采樣定理；（2）分析的信號波形必須是是具有周期性變化和穩(wěn)態(tài)的波形。另外快速傅里葉變換（FFT）是對全部時間段進行的分析，一旦信號被*擾或者是出現(xiàn)突變現(xiàn)象都會影響整個頻譜。短時傅里葉變換法（STFT）即是使用加窗的原理對很小的時間段信號進行相應的采集，從而能夠采用傅里葉變換對不穩(wěn)定的信號進行處理。但是STFT依然存在很大的局限性，一般STFT只適合于對變化不是特別大的信號進行分析，另外STFT是采用離散分析法無法進行正交導致算法運算非常的復雜。

　　2.3.2 小波變換法

　　小波變換法的窗口是固定的但是它的形狀是可以變換的，具有很好的自適應性，因此能夠很好地解決FFT和STFT具有的不足之處并且能夠很好的處理突變信號。在小波變換中常用的算法是多尺度分析法即MRA 算法。MRA 算法的計算公式可以表示為：

　　在上式中C0表示0尺度分析系數(shù)，k代表變換系數(shù)，dj用來代表小波變換的系數(shù)。另外在小波變換中φ代表尺度函數(shù)用來分解和重構信號。MRA 算法是小波變換中最重要的經(jīng)典算法，它能夠很準確的檢測信號中的突變或者是非常不平穩(wěn)的信號。另外它還能夠區(qū)分不同的擾動源，與傳統(tǒng)的的拉布拉斯變換相比較它需要的數(shù)據(jù)存儲空間大大的減少。但是從另一方面來講，MRA 算法無法準確的對基波信號進行檢測，甚至無法準確的檢測源信號的諧波分量。

　　2.3.3 二次變換法

　　二次變換法又稱為ＱＴ變換，它是根據(jù)能量變換進行的時頻混合的變換方法。信號x(t)即代表信號的時間變化又代表能量隨時間變化的函數(shù)。因此二次變換法的公式如下：

　　上式一般被稱為Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution。式中h代表窗函數(shù)。它的優(yōu)點是能夠準確的檢測到突變信號并且對基波和諧波的準確的測量分析，但是該方法無法準確的對源信號的諧波進行準確的分析測量。

　　結語

　　變電站電能質(zhì)量分析方法的研究具有重要的意義，它能夠保證在電網(wǎng)中有大量的非線性電力電子設備投入使用時及時的發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，并且快速做出反應保證電網(wǎng)的電能質(zhì)量符合國家相關的標準。本文對時域分析、頻域分析和基于某種變換的分析三種電能質(zhì)量分析方法進行了探討，在探討中發(fā)現(xiàn)每一種電能質(zhì)量分析方法具有優(yōu)點也都同時存在不足。另外，隨著技術的不斷發(fā)展傳統(tǒng)的電能質(zhì)量檢測儀器由于各種因素的影響已經(jīng)不能準確的反映電能質(zhì)量問題，因此我們在變電站要采用先進的算法建立有效的分析識別系統(tǒng)準確的反映電能質(zhì)量各個指標的變化情況。

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