农村配电网谐波及间谐波检测算法的研究

发布时间：2017-09-10 17:00

  本文关键词：农村配电网谐波及间谐波检测算法的研究

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【摘要】：电能作为目前最安全、最环保和使用最方便的二次能源,在推动社会进步、促进科学技术发展和提高人民生活水平方面起到了越来越重要的作用。农村配电网是电力系统的主要组成部分,它的稳定与安全直接影响着农业生产乃至整个国家的经济利益。随着社会经济的不断进步,各种高新技术逐渐走进人们的生活中,随之而来的便是各种大型用电设备涌入农村配电网中。例如一些大量非线性与冲击性负载在农村配电网中的广泛投入和使用,使得农村配电网出现许多电能质量问题。例如谐波污染就给农村配电网带来了严重影响,它的出现一是会给电网安全运行带来困扰,二是会带来国民经济损失,因此对谐波污染的有效检测和治理成为许多学者的研究方向。在整数次的谐波问题上许多学者进行了研究,但在整数次谐波中夹杂的非整数次间谐波一直是在谐波检测和处理问题上的大困难。因此对待农村配电网中谐波和间谐波应同等重视,它们给农村配电网带来的威胁是巨大的。治理农村配电网的谐波和间谐波的前提是要对其参数的准确估计。本文主要从傅里叶分析、小波分析及现代谱估计等几个算法分析农村配电网中电力谐波和间谐波的参数估计。傅里叶变换是最基本的谐波和间谐波分析方法,而频谱泄漏和栅栏效应一直是傅里叶变换对信号进行非同步采样时所存在的问题,而且应用它时频率分辨率与采样数据长度成反比。加窗插值傅立叶变换就解决了这个问题,论文中列举了三种加窗傅里叶变换,并对它们进行仿真对比分析。从仿真结果可以得出每个窗函数都存在利弊,在分析精度和计算量等问题间相互矛盾。小波变换克服了傅里叶变换在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点,可以同时提取信号的时频信息,近年来也被用于谐波分析。但通过采用小波包对信号进行分解和重构后,信号并无很大的变化,可见小波分析处理谐波信号时与傅里叶相比并无优势可言,且频谱混叠比较严重,分析精度不高。针对以上研究谐波间谐波算法的缺点,论文将现代谱估计算法应用于光伏示范电站现场测试的谐波和间谐波检测信号中。采用现代谱估计中PM-MUSIC谱估计能够克服傅里叶频谱泄漏等问题,它可以准确突显出信号中各个谐波及间谐波的频率估计。根据实测数据,对傅里叶变换及PM-MUSIC谱估计所得的谐波间谐波频谱分布图进行分析,可知PM-MUSIC谱估计算法能够更加清晰突显频谱分步情况,有利于农村配电网电能质量谐波间谐波的实时监测与分析,且不需要同步采样,从而验证了将现代谱估计算法应用到电网谐波和间谐波检测中的有效性。
【关键词】：农村配电网谐波与间谐波 傅里叶分析 小波包分析 现代谱估计
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727.1;TM935
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 课题背景与研究意义11-12
• 1.2 谐波及间谐波概述12-15
• 1.2.1 谐波与间谐波定义12-14
• 1.2.2 谐波与间谐波的标准14-15
• 1.3 农村配电网谐波及间谐波的来源及危害15-18
• 1.3.1 农村配电网谐波与间谐波的来源15-17
• 1.3.2 农村配电网谐波及间谐波的危害17-18
• 1.4 国内外研究现状18-20
• 1.4.1 傅里叶分析谐波及间谐波的检测算法18-19
• 1.4.2 小波分析谐波及间谐波的检测算法19
• 1.4.3 现代谱估计谐波及间谐波的检测算法19-20
• 1.5 论文的主要研究内容20-22
• 第二章 基于傅里叶分析算法的谐波、间谐波检测22-36
• 2.1 傅里叶分析方法的基本原理22-26
• 2.1.1 离散傅里叶(DFT)谐波检测的基本原理22-25
• 2.1.2 DFT、FFT的算法缺陷25-26
• 2.2 DFT在谐波检测中的频谱泄漏和栅栏效应26-28
• 2.2.1 频谱泄漏产生的原因分析26-27
• 2.2.2 栅栏效应产生的原因分析27-28
• 2.3 几种傅里叶加窗函数的原理及算例分析28-34
• 2.3.1 几种窗函数的基本原理28-29
• 2.3.2 窗函数的优选分析29-30
• 2.3.3 窗函数的谐波检测算例分析30-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 基于小波分析算法的谐波、间谐波检测36-45
• 3.1 小波变换的基本概念36-37
• 3.1.1 小波变换定义与特点36
• 3.1.2 小波变换与傅立叶变换的比较36-37
• 3.2 小波包基函数对小波变换的改进37-39
• 3.2.1 小波包定义与性质37-38
• 3.2.2 小波包基的最优选取38-39
• 3.3 Daubechies(dbN)小波原理与算例分析39-44
• 3.3.1 Daubechies(dbN)小波原理39-40
• 3.3.2 Daubechies(dbN)小波的谐波检测算例分析40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 基于现代谱估计算法的谐波、间谐波检测45-59
• 4.1 现代谱估计多重信号(MUSIC)算法原理45-48
• 4.1.1 MUSIC算法数学模型45-48
• 4.1.2 MUSIC算法流程48
• 4.2 PM-MUSIC的数学模型48-49
• 4.3 实测信号的光伏电站介绍49-58
• 4.3.1 实测信号的实验环境介绍50-52
• 4.3.2 实测谐波与间谐波信号52-54
• 4.3.3 傅里叶与PM-MUSIC算例分析对比54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 结论及展望59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读学位论文期间发表的文章66-67

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本文编号：825498