配电系统不平衡扰动源的定位与责任划分研究

发布时间：2017-06-23 03:01

  本文关键词：配电系统不平衡扰动源的定位与责任划分研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代电力工业的发展,电网中不平衡元件不断增多,三相不平衡问题广泛地存在于整个电气环境中。系统正常运行时的三相不平衡主要由系统背景不平衡、未完全换相的电力线路及不对称负荷产生,其中以不对称负荷为最重要的原因,因此在整个电力系统中,配电网的三相不平衡问题尤其严重。各种不平衡扰动源向系统注入非正序的电压和电流分量,影响供、用电双方,产生多种危害。当前,三相不平衡已经成为电力系统电能质量中的重要问题。为了更合理地控制电网中的不平衡,制定相关的“奖惩制方案”已提上日程,但该方案的顺利实施依赖于对相应的不平衡扰动源的准确定位与责任划分。目前国内外科技工作者在电能质量的其他问题诸如谐波、电压暂降等扰动源的辨识领域作了很多有益的探索,而在三相不平衡扰动源辨识方面的研究资料还比较少。近些年,国内外在三相不平衡方面的研究,主要集中在不平衡问题的起因、影响以及相关的标准、定义和治理措施等方面。在实际系统中,公共耦合点(PCC)的三相不平衡问题往往是由上、下游侧不平衡源共同作用产生的,而下游侧又可能由多条不平衡馈线组成。为了避免电能质量纠纷和有效控制电力网不平衡,客观上要求对不平衡源进行定位并进行相应的责任区分和量化,这将为建立公平有效的不平衡奖惩机制来限制和治理不平衡污染奠定理论基础,并有望为我国智能化电网中用户侧电能质量的智能化进展做出贡献。本文对三相不平衡源的定位与责任划分问题进行了探讨,基于电压和电流实测数据提出了配电网中公共耦合点的不平衡源辨识法。配电网中的不平衡源的辨识问题可分为对PCC两侧主要不平衡源的辨识以及对系统中多个不平衡源的责任进行区分,两者又分别称为单点不平衡源辨识与多不平衡源责任划分。本文的研究分三个方面展开,分别是配电系统单点不平衡扰动源的定位;配电系统单点不平衡扰动源的责任量化分析；配电系统多不平衡扰动源的责任量化分析。这三个方面的研究循序渐进,分别建立了相应的电路模型以及定位与责任划分的指标。论文的主要研究可总结如下：(1)配电系统单点不平衡扰动源的定位：针对配电系统的PCC点准确定位出上、下游侧中哪一侧含有主要的不平衡扰动源。研究等值分析电路中各种变量之间的关系,推导能表征仅有上游侧含有不平衡源和仅有下游侧含有不平衡源的两种极端情况下电压与电流不平衡度之间关系的表达式与不平衡曲线。根据实际系统中PCC点的不平衡情况与两种极端情况之问的关系,建立基于不平衡曲线测距的上、下游侧不平衡贡献指标,从而对PCC点的主要不平衡扰动源进行定位。(2)配电系统单点不平衡扰动源的责任量化,即对PCC点上、下游侧的不平衡源进行责任划分。通过将PCC上游侧的不平衡源戴维南电压源来表征,将下游侧的不平衡等值为诺顿电流源,建立了不平衡分析的等值电路。基于PCC点的电压、电流数据,提出两种“非干预式”的负序等值电路参数估计方法,并提出相应的采样数据筛选方法。基于电路学叠加定理,建立可量化上游侧不平衡源和下游侧不平衡源对PCC应负责任的不平衡责任指标。(3)配电系统多不平衡扰动源的责任量化,即对系统中的含有不平衡源的多条馈线进行责任划分。基于电路关系推导建立了不平衡源的等值分析电路,并将其拓展至多不平衡源领域,基于电路建立了不平衡责任的量化指标。根据等值电路关系简化了上、下游不平衡责任的指标,并在多不平衡源责任指标中提出用“实际电流”代替“理论电流”进行计算,以对多不平衡源责任指标进行简化。本文进行了大量仿真与实际算例的分析,结果验证了本文所提方法的正确性与准确性。方法仅需PCC处的实测电压和电流数据,无需知道系统与负荷的内部参数,适合在实际工程应用中推广。
【关键词】：不平衡源定位 不平衡源责任划分 公共耦合点(PCC) 多不平衡源 等值阻抗估计
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 符号说明14-16
• 第1章 绪论16-24
• 1.1 课题背景与意义16-18
• 1.2 课题研究现状18-21
• 1.3 本文的主要工作和研究内容21-24
• 第2章 配电系统中单点不平衡扰动源的定位方法研究24-40
• 2.1 PCC点电压与电流的不平衡度关系分析24-27
• 2.1.1 不平衡完全来自于PCC点上游侧25-26
• 2.1.2 不平衡完全来自于PCC点下游侧26-27
• 2.2 PCC点单点不平衡源的定位方法27-29
• 2.3 灵敏度分析29-32
• 2.3.1 上游侧正序电压的影响30-31
• 2.3.2 上游侧正序阻抗的影响31-32
• 2.4 不平衡源定位方法的验证32-38
• 2.4.1 无源负荷33-36
• 2.4.2 三相感应电动机负荷36-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 配电系统中单点不平衡扰动源的责任量化分析40-54
• 3.1 不平衡源责任量化的分析方法40-42
• 3.2 负序戴维南等值电路的参数估计42-46
• 3.2.1 复数最小二乘估计法42-44
• 3.2.2 电压与电流波动量法44
• 3.2.3 数据选择44-46
• 3.3 不平衡源的责任量化计算流程总结46
• 3.4 仿真与验证46-52
• 3.4.1 PCC点上游侧戴维南等值电路的参数估计47-48
• 3.4.2 PCC点下游侧诺顿等值电路的参数估计48-49
• 3.4.3 不平衡源的责任估计49-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第4章 多不平衡扰动源的责任量化分析与研究54-74
• 4.1 不平衡分析等值电路与责任指标的建立54-63
• 4.1.1 PCC处主要不平衡源的判定55-57
• 4.1.2 PCC处集中式多不平衡源的责任划分57-60
• 4.1.3 “理论电流”与“实际电流”的关系研究60-63
• 4.2 负序并联阻抗的估计63-65
• 4.3 方法的主要步骤与流程65-66
• 4.4 算例研究与结果分析66-72
• 4.4.1 负序阻抗估计67-68
• 4.4.2 不平衡源的责任划分68-70
• 4.4.3 灵敏度分析70-71
• 4.4.4 实测数据分析71-72
• 4.5 负序不平衡的治理措施72-73
• 4.6 本章小结73-74
• 第5章 结论74-76
• 附录76-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 作者在攻读硕士学位期间的学术成果86-87
• 学位论文评阅及答辩情况表87

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