电能质量分析小论文(2)

1．针对当前电力系统中稳态电能质量的谐波问题，结合小波变换中的小波包算法对谐波问题进行相关分析。运用算法推导出谐波电压，电流和功率的 RMS 值。运用 Db40 小波函数进行谐波分析，并通过 MATLAB 环境下的仿真分析，验证其实用性。

2．针对当前电力系统中暂态电能质量问题，需要检测与分析暂态，非平稳信号。运用小波变换模极大值的原理能有效的检测信号奇异点的性质，对电力系统中暂态电能质量如电压骤升，电压骤降，短时中断，振荡暂态，脉冲暂态现象进行分析并实现对暂态现象发生故障时的准确定位。最后通过在 MATLAB 环境的验证分析，提取暂态信号的相关参数如信号的起止时刻，持续时间和故障幅值。 通过电能质量信号在 MATLAB 环境的仿真分析，通过验证的数据可以有效的证明小波变换在电力系统中对电能质量的测量与分析有很好的实用性。 关键词：电能质量；小波变换；谐波检测 ；模极大值

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

随着社会的飞速发展，人民生活水平的日益提升，在人们的日常生活和工厂的正常生产中电力已经发挥了至关重要的作用。在响应国家可持续发展和节约能源的政策时，电能质量的好坏会直接影响到资源的利用率，甚至国民经济的增长速度。可是当前随着大量工厂的建立，各种整流器，变频系统装置投入使用，电气化火车交通的运行，各种设备都伴随着非线性负荷影响着电力系统的电能质量。电压偏差，频率偏差，谐波等传统电能质量问题日趋严重。然而随着许多电子和计算机系统设备普遍增多使得电力系统中的非传统的电能质量应运而生，短时电压波动和瞬变现象也直接影响了电力系统的电能质量。毋容置疑，不管是传统的电能质量问题还是非传统的电能质量问题都直接影响了电能的质量，会对国民经济增长带来了严重影响，所以寻找检测与分析的治理工作就显得格外重要。对于目前存在的电能质量问题，我们当务之急要准确的定位好影响电能质量问题的根源，是什么现象导致的问题。只有掌握一套全面而又具体的电网瞬时变化的信息。这样我们才能对症下药，制定相关方案来解决和改善当前的电能质量问题。当然在分析稳态电能质量信号过程中，傅里叶变换是一个强有力的工具，能很好的解 决分析问题。而对于一些非线性时变信号，它就有其弊端，不能有效的检测和分析该信号。

因此，采用新的检测分析信号的方法是众多国内外学者的一直研究的课题。这样随着国内外学者的不断研究，短时傅里叶变换，小波变换都能很好的检测分析电力系统中的电能质量问题。

本文通过电力系统中电能质量问题的详细阐述，运用小波变换理论对稳态电能质量的谐波问题和暂态电能质量问题做了详细的研究。

1.2 电能质量的概述

1.2.1 电能质量的概念

理想的电力系统给用户都是按照国家规定的电压水平即标称电压供电的，它都是一个恒定的工频 50Hz 或者 60Hz 的正弦波形。在电力系统中三相交流电的各相电压电流值都是幅值大小相等，相位互成 120 度。而在现实中我们所使用的发电机，变压器等一些元件参数都不是理想的线性和对称的，在用到不同场合时负荷的性质也随着一些因数变化而随机变化的，再加上不正常的调控操作和外来的干扰等一些故障影响。可想而知，这些理想状在电网运行时，供电系统的某一节点的电压与电力系统的额定电压发生了偏移，是因为供电系统在运行时改变了运行方式和一些负荷发生了缓慢的变化。电压偏差就是各点的际电压与电力系统的

额定电压之差。可以用有名值和标么值来表示

系统运行中是不允许的，这样必须有继电保护和自动装置的保护，才能在切除故障事件后短时间内使系统恢复的正常的状态。当然随着国民经济的飞速发展，在工厂生产和人们日常生活当中会出现电阻炉，工频感应电炉，石墨化炉等一些单相大容量负荷，这些大量不平衡负荷会严重影响电网中三相电压不平衡，甚至会危及到电力系统的安全和经济的运行。

4）谐波

谐波定义为：在电力系统中输出一个非正弦电量，使用数学工具傅里叶级数对其分解，这样可以得到一个基波频率，还有其它电流产生的电量频率是大于基波频率的，一般我们把频率是基波频率整数倍的叫做谐波。当然我们要区分关于谐波的一些概念，电力系统发生谐波的次数一般为正整数，也就是说这里介绍的谐波与电磁兼容引起的间谐波，次谐波和分谐波是有一定的不同的。另外对于人们经常提起的谐波与暂态的概念也是不同的，谐波和暂态现象最主要的区别是发生谐波时，它的电压波形和电流波形基本上保持不变，而发生暂态现象时电压波形和电流波形在每一个周期都会发生变化的。在电力系统中，谐波的危害是比较严重的，如下看看谐波危害都表现在哪些方面：

(1)电网在运行过程中由于系统元件带来了一些谐波损耗，这样一来会直接影响到发

电厂发电和供电过程中的效率。更重要的是当 3 次谐波要是流过中性线的话，会对线路产生过热现象，更为严重的是会引起线路着火从而引起火灾。

(2)在工厂生产和日常生活中，由于用电设备一旦受到谐波影响，设备就会不正常工作。这样会带来工厂中的用电设备产生机械振动，甚至用电设备过度发热，导致设备烧坏。

(3)电网运行时一旦受到谐波影响，局部会发生串联谐振和并联谐振现象，如果不加以处理，发生谐振后谐波会被放大，从而对生产和生活带来巨大危害。

(4)谐波会延误一些继电装置，会影响一些电气仪器的测量精度。

(5)在通讯网络发达的今天，谐波严重影响了通信系统的正常运行和通讯质量。它的发生直接影响了相邻通信系统，产生噪声和信号干扰，甚至信息的丢失，这样会使系统不能正常工作。

5)电压波动和闪变

电力系统中由于电压变换、工频电压包络线的周期性变化的现象称为电压波动。对于电压均方根值的两个极值为电压波动值，即U的最大值和最小值。一般以其额定电压UN的百分数来表示其相对百分值，即：

一般电压波动波形的时间函数都是以电压有效值和电压的峰值的包络线。而电流幅值由于具有连续、快速变化特性的负荷，这样会引起电压变化，所以称之为闪变。在日常生活中电压闪变就是指人的肉眼对由电压波动所引起的照明异常的视觉感受，所以闪变术语可以归结到电压波动对白炽灯的(转 载于: 池锝 网:电能质量分析小论文)影响，也是人的肉眼对白炽灯照明时电压波动的主观感受。准确的来说电压波动是由于电磁干扰后的一种现象，闪变则是在以白炽灯工况条件下判断电压波动的能不能被接受的依据。所以在目前我们会把电压波动和闪变这两个名词联系在一起，也可以用闪变来判断电压波动。

1.2.2 电能质量问题的分类

电力系统中电能质量扰动的类型、性质、特征指标、产生原因、后果以及解决方法如下表 1.1 所示：

1.3 电能质量分析技术研究进展

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