风电并网的电能质量扰动检测方法研究

发布时间：2017-09-13 11:32

  本文关键词：风电并网的电能质量扰动检测方法研究

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【摘要】：大规模风电场接入电网,将不可避免的对电力系统的稳定性、经济性以及电能质量产生重大影响。同时,随着电力系统对电能质量的要求越来越高,风电接入电网对电能质量的影响将成为研究热点和难点。对于风电并网系统发生故障引起的电能质量扰动信号的检测,包括扰动的幅值、频率、持续时间等的检测,能够为风电并网系统故障诊断提供重要的依据。本文基于实时数字仿真装置(Real Time Digital Simulator, RTDS)搭建风电并网模型,深入研究了由风电并网系统故障引起的电能质量扰动信号的特点,选择了Tsallis小波包奇异熵、基于聚类经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)和基于Morlet复小波谱峭度(spectral kurtosis,SK)算法实现电能质量检测。为了研究风电并网对电能质量的影响,本文采用双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG),利用RSCAD软件搭建了DFIG并网模型,并结合RTDS硬件进行仿真,即可采集相应的电能质量扰动信号,用于检测和分析。为了解决传统电能质量检测方法用于风电并网故障信号,易受到噪声干扰,定位效果不精确,检测误差大,复合扰动分解困难等问题,本文运用小波包Tsallis奇异熵对扰动进行精确定位；采用基于EEMD的HHT算法,将扰动信号用EEMD方法分解成不同固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)并将表征模态相同的IMF分量叠加形成最终的特征分量,然后将不同的IMF做Hilbert变换得到瞬时幅值和瞬时频率,实现扰动参数的检测。由于扰动信号普遍存在暂态振荡,本文将EEMD方法与基于Morlet小波核函数的谱峭度方法相结合对仿真信号分析,实现扰动频率的精确检测。本文搭建的一个双馈风机并网模型,可以产生电压暂升、暂降、中断、谐波、暂态振荡组成的多种复合电能质量扰动。运用三种算法相结合算法可以将扰动起止时间定位,将不同扰动模态分开,成功实现了扰动持续时间、幅值等扰动参数的检测,实现了暂态振荡扰动频率的检测。检测结果表明该方法误差小、可靠性高。
【关键词】：电能质量检测 风电并网 Tsallis熵 实时数字仿真器 希尔伯特-黄变换 聚类经验模态分解 谱峭度
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM711;TM614
【目录】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-15
• 1.2.1 电能质量检测算法研究现状12-14
• 1.2.2 风电并网的电能质量检测现状14
• 1.2.3 目前研究存在问题的探讨14-15
• 1.3 研究目标和研究内容15-16
• 1.3.1 研究对象与目标15
• 1.3.2 主要研究内容15-16
• 1.4 论文章节安排16-17
• 第2章 风电并网模型的搭建17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 RTDS软硬件简介17-20
• 2.2.1 RTDS硬件简介17-18
• 2.2.2 RTDS软件简介18-20
• 2.3 双馈感应风机模型的搭建20-27
• 2.3.1 DFIG主电路建模21-24
• 2.3.2 故障的设置24-25
• 2.3.3 风机模型接入七节点电力系统25-27
• 2.4 模型运行和扰动信号的提取27-28
• 2.4.1 Runtime模块运行模型27
• 2.4.2 扰动信号数据采集27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 基于小波包Tsallis奇异熵的扰动检测定位29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 小波包Tsallis奇异熵29-32
• 3.2.1 Shannon熵29-30
• 3.2.2 Tsallis熵30-31
• 3.2.3 小波包Tsallis奇异熵31-32
• 3.2.4 小波包分解参数选择32
• 3.3 检测算法原理及步骤32-33
• 3.4 仿真验证与分析33-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 基于改进HHT和谱峭度结合的检测算法42-57
• 4.1 引言42
• 4.2 基于EEMD的HHT扰动检测算法42-49
• 4.2.1 HHT方法42-44
• 4.2.2 EEMD方法44
• 4.2.3 检测算法原理44-45
• 4.2.4 仿真验证与分析45-49
• 4.3 基于Morlet小波的谱峭度法49-55
• 4.3.1 谱峭度的定义及性质49-50
• 4.3.2 基于Morlet小波的谱峭度法50-51
• 4.3.3 检测原理及步骤51
• 4.3.4 仿真验证与分析51-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 风电并网电能质量扰动检测57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 三相对称故障的电能质量扰动检测57-63
• 5.2.1 定子侧三相接地短路故障检测57-60
• 5.2.3 变压器高压侧三相接地短路故障检测60-63
• 5.3 不对称故障的电能质量扰动检测63-70
• 5.3.1 定子侧A相接地短路63-66
• 5.3.2 定子侧AB两相接地短路66-70
• 5.4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果79

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨健;一种多功能固态限流器及其在风电场并网中的应用研究[D];湖南大学;2016年

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本文编号：843459