具有电能质量在线监测功能井下综保器的研究

发布时间：2020-06-26 13:31

【摘要】：随着煤矿机械化程度的提高,大量非线性用电设备的涌入,煤矿井下供电系统的电能质量问题已不容忽视,严重的电能质量问题对煤矿井下的安全生产构成了威胁,解决电能质量问题迫在眉睫。而传统的利用专业监测装置监测电能质量的方法实时性差、测量指标少、误差大、效率低,已无法满足电能质量在线监测的需求。井下综合保护器作为煤矿电力系统中重要的保护设备,具有监视、测量、控制、保护的功能,将井下综保器作为电能质量监测终端,利用其通讯功能,建立分布式电能质量在线监测系统,实现井下供电系统电能质量的实时分析、数据共享和综合评估,对于提高煤矿供电系统可靠性,解决长期困扰煤矿安全运行的电能质量问题,具有重要意义。首先,分析了煤矿井下供电系统主要存在的电能质量问题和井下综保器的现状,提出利用井下综保器建立分布式电能质量在线监测系统对矿井电能质量进行在线监测的方案,并根据实际需求对井下综保器的软硬件进行设计。其次,针对煤矿供电系统中主要存在的电压偏差、三相不平衡和谐波等问题和常用的电能质量监测算法的不足,重点研究了监测过程中相关的理论和算法,首先利用FastICA消除井下来源复杂、特征不明的噪声,然后利用加窗FFT和小波包变换相融合的方法进行谐波监测,同时进行电压偏差和三相不平衡度监测,最后利用加权RSR法对电能质量做出综合评估。然后,利用MATLAB构建符合煤矿井下实际供电情况的信号,仿真结果证明了相关算法的正确性和有效性。最后,在实验室条件下搭建煤矿井下供电系统模拟平台,并利用PLC控制器及工控机构建电能质量在线监测和综合评估系统,对供电系统运行状态进行模拟,并对其电能质量进行监测评估,实验结果表明,井下综保器能够通过与上位机的有机结合,实现对供电系统的电能质量在线监测和综合评估,将具有电能质量在线监测功能的井下综保器应用于煤矿井下供电系统具有一定的实践应用价值和理论研究价值。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD611
【图文】：

波形图,源信号,波形图,次谐波

机、矿井提升机、绞车、输送机等设备大量投入使用时，谐波的含量明显增加，针对这一情况，利用 MATLAB 建立信号进行仿真验证，给定源信号：0 0 1 0 1 0 1 0 1220 2 220 2 220 2 220 2( ) 220 2*sin( * ) *sin(5* * ) *sin(7* * ) *sin(11* * ) *sin(13* * )5 7 11 13S t = f t + f t + f t + f t + f t +z其中0f 为基波频率 50Hz ，z 为随机噪声，10.02 s ≤ t ≤ 0.14s，信号由50Hz的基波，250Hz 的 5 次谐波，350Hz 的 7 次谐波，550Hz 的 11 次谐波，650Hz 的 13 次谐波和随机噪声组成，其中谐波在 0.02s 时出现且在 0.14s 时消失。要提取的有用信号即为：0 0 1 0 1 0 1 0 1220 2 220 2 220 2 220 2( ) 220 2*sin( * ) *sin(5* * ) *sin(7* * ) *sin(11* * ) *sin(13* * )5 7 11 13X t = f t + f t + f t + f t +f t众所周知，随着谐波次数的增加，相应谐波的幅值将降低，并根据 GB / T17626.7 - 2008 / IEC 61000 - 4 - 7：2002《电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则》中的规定：测量的谐波次数一般为第 2 到第 19 次，以便于执行[71-73]，故对 13 次及以上谐波不做过多讨论[74]。源信号波形如图 3-1 所示，其中横轴为时间/s，纵轴为幅值/V。

具有电能质量在线监测功能井下综保器的研究

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【参考文献】