电能质量结课作业

电脑质量结课作业

内蒙古工业大学2014-2015学年第一学期

《能源测试》结课作业 （课程代号：010215041）

班级 ，学号 ，姓名 ，完成时间 2014.11.17 题目：电压波动与闪变的检测及抑制

[摘要]电能作为一种环境友好型能源早已进入到各家各户，而随之而来的问题也日

益凸显出来如电压波动及闪变等。电压波动作为衡量电能质量的重要指标，必须对其进行有效的检测和抑制。而电压波动信号的检出是电压闪变测量的首要前提。本文重点论述了电压波动和闪变的常用检测方法，比较分析了几种改善电压波动和闪变补偿装置的性能特点。

关键字：电压波动；电能质量；闪变；检测方法；抑制方法

Title：Measurement and suppressing of Voltage Fluctuations

and Flicker

[Abstract] As an environmentally friendly power, electric energy already deep into each

household, and the attendant problems are also increasingly prominent, such as voltage fluctuations and flicker. As an important indicator of voltage fluctuation power quality, it must be effective detection and suppression. The detection voltage fluctuation signal is the primary prerequisite for voltage flicker measurement. This paper focuses on the methods used to detect voltage fluctuations and flicker, comparative analysis of several improvements voltage fluctuations and flicker compensation device performance characteristics.

Key Words: Voltage Fluctuations and Flicker; Power quality; Measurement; Suppressing

1.引言

电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的质量。理想状态的公用电

网应以恒定的频率、标准正弦波和额定电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值大小应相等、相位对称且相差120度。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称、负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态并不存在。因此，产生了电网运行电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。

随着我国国民经济的高速发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷不断增长以及工业生产中基于计算机系统的控制设备和自动化程度很高的用电设备相继投入使用，对电能质量敏感的用电设备越来越多。使得电能质量进一步恶化。

电网的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的，如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。这些装置的非线性性、具有不平衡冲击性负载使得其在运行过程中的有功和无功功率随机大幅度的变动，从而产生大幅度压降，这种变动在一定范围之内有规律或随机的变化，这就是所谓的电压波动。电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作，如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使白炽灯光闪烁等

2.电压波动与闪变的检测方法

2.1常用方法

电压波动及闪变的直接原因是电网电压的暂降与暂升导致的，工程上，通常将电压波动看作是以工频电压为载波，其电压的均方根或峰值受到以电压波动分量作为调幅波的调制。目前国内外普遍采用三种电压波动检测方案[1]

，即同步检测法、整流检测法和有效值检测法。其同步检测法是IEC推荐的检测方法，它的基本检出原理是将输入电压进行平方运算后，经过解调滤波器便可取得波动信号，适合于数字信号处理的方法实现。整流检测法的基本原理是将输入交流电压v(t)全波整流即进行绝对值运算后再经过解调滤波器后便取得波动信号。有效值检测法是利用单片RMS／DC变换器(如AD536)将波动的输入交流电压变换成脉动的直流电压，再经解调滤波器后获得波动信号。RMS／DC变换器输出的直流电压值为输入交流电压的方均根

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值，其脉动成份即反映了输入电压方均根值的变化。

但是，由于电压变动幅值远小于工频幅值，以上3种方法都能检测出稳定的单一频率调制的正弦电压波动信号。但在处理时变的非正弦以及复杂的电压波动信号时可能带来误差。

2.2其他方法

随着科学技术的高速发展，各种新理论的相继提出，除了以上给出的三种常用的检测方法外，近年来一些基于新理论基础的检测方法也被提出。 2.2.1基于瞬时无功功率理论的检测方法

无功功率不平衡时导致电压波动及闪变的根本原因，从无功功率入手，可以有效快速的检测到电网电压波动及闪变。这种方法的基本原理[2]是：单相电压信号向后延迟T/6可以得到三相电压，并用三相电压代替三相电流，利用无功功率理论算出瞬时有功，进而算出电压信号包络线。具体方法：三相三线制中，将A相瞬时电压Ua(t)延时60。就可以得到-Uc(t)，Ub(t)=-Ua(t)-Uc(t)，三相电流用三相电压代替，Ua(t)= Ua(t) Ia(t)= Ua(t)

Ub(t)=-Ua(t)-Uc(t) Ib(t)= Ub(t) Uc(t)=- Ua(t-T/6) Ic(t)= Uc(t)

这样就可以利用无功功率理论进行变换，经过这样处理不需要确定相位，减少了三相不平衡带来的负面影响，进而可求出瞬时功率P、Q。由于u 、i之间没有相位差，所以瞬时无功为0，只剩下瞬时有功功率P，为分析提供了方便。该方法能够准确，有效地计算出平稳闪变的参数，也能分析出短时暂态电压闪变时扰动发生的时刻和持续时间并计算出闪变的参数。 2.2.3小波变换检测方法

小波变换的检测算法的基本原理[3]是用小波多分辨率信号分解滤波器取代传统同步检波器中的低通滤波器，可精确的检测出电压闪变的包络信号和电压闪变信号的突变时间。小波变换检测方法对含有一种、两种及其以上频率的波动信号检测效果较好，但它需同步信号与载波信号同相位，同频率，而且需要分频严格，能量集

中的小波基以提高检测精度。,有人提出了一种将小波变换与快速傅里叶变换结合起来[5]，利用小波对非稳定信号的敏感性，就形成了基于快速小波变换的闪变检测方法，其检测过程如图2-1。

图2-1

2.2.2小波包检测方法

小波包分析作为一种新型的分析工具，在时域和频域同时具有良好的局部化性质，比傅里叶分析更为准确，可靠。利用小波包的多分辨率分解可以很容易的得到所需要的频带范围的信息，并且能够将不同类型的闪变信号有效分离开来。如文献[6]采用小波包分析和拟同步检波结合的方法检测电压闪变信号。小波包分析不但对低频部分进行了分解，而且对高频部分也做了分解。该方法的优点是可以对高频信号做分解，具有很强的信号分解能力，缺点是信号分析的运算量将按指数显著上升，计算速度下降，造成分析的延迟，实时性差，在线测量难度较大。

3.电压波动与闪变的抑制方法

目前，大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置都具有抑制电压波动与闪变的功能，如静止无功补偿器(SVC)、有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、配电系统电能质量统一控制器以及线路串联电抗器等。本文重点介绍静止无功补偿器(SVC)、有源滤波器(APF)与动态电压恢复器(DVR)。

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3.1 静止无功补偿器(SVC)

电压闪变是电压波动的一种特殊反映， 闪变的严重程度必将与负荷变化引起的电压变动相关，电压变动量通常按下式计算：

式中△ …… 此处隐藏：3190字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……