【正文】 結 論 本文的程序是應用C為開發(fā)工具，才采用ADO技術與SQL SERVER 2005中存在的數據進行連接，實現(xiàn)了地鐵盾構機狀態(tài)監(jiān)測的研究，在本課題中使用了時間序列相似性匹配的的方法，對數據庫中記錄的數據進行比較，進行相似性搜索，一達到預測故障的目的。 可以看出MATLAB是一個功能十分強大的系統(tǒng)，是集數值計算、圖形管理、程序開發(fā)為一體的環(huán)境。典型的應用包括數值計算、算法預設計與驗證，以及一些特殊的短陣計算應用，如自動控制理論、統(tǒng)計、數字信號處理(時間序列分拆)等。隨著各種先進技術和理論的應用，特別是計算機在諧波檢測中的具體使用，諧波檢測的實時性和精度要求一旦解決，相信電網諧波檢測技術將逐漸得到發(fā)展和完善。定義和。常用的濾波器原型有、和濾波器。在進行諧波檢測時，由于電網中基波分量比較大，通常為諧波分量的幾十倍甚至上百倍，因此在、中包含有比直流分量大很多的交流分量，例如在檢測2次諧波電流時將包含有直流分量幾十倍大小的基波和3次諧波分量。前者的優(yōu)點是可自動實時跟蹤電網頻率，不占用微處理器的軟、硬件資源，缺點是需要配以相關的硬件電路，包括過零檢測電路、電路、倍頻電路、正余弦函數發(fā)生電路等，從而增加了硬件的復雜性，降低了可靠性，而且它也有因數據采樣和脈寬生成的時基不同而存在潛在的非同步問題。令()式中，即可得到基波有功電流分量，該分量與被檢測電流相減可同時得到無功、諧波的補償分量二、 (或)算法 (或)算法原理圖該方法是以瞬時無功功率理論的定義為理論基礎，計算出三相瞬時有功功率和瞬時無功功率，再經低通濾波器()后，得到其直流分量、。提取基波分量法是最早出現(xiàn)的諧波檢測方法之一，其原理是從需要補償的電流中提取基波分量，它與原信號之差就是所需補償的諧波分量。對于電網中最典型的諧波源—三相橋式整流器，其檢測的延時約為1/6周期。瞬時無功功率理論認為：任一時刻三相電路瞬時有功功率為各相瞬時有功功率之和，也是各相瞬時功率之和，它反映作為一個整體的三相電路由電源向負載傳遞的功率；瞬時無功功率僅在三相電路之間來回傳遞，各相瞬時無功率之和恒等于零。定義4: 、相的瞬時無功功率、 (瞬時有功功率、)分別為該相瞬時電壓和瞬時無功電流(瞬時有功電流)的乘積，即: （）從定義4可得到如下的性質（1） （）（2） （）定義5：三相電路各相的瞬時無功電流、（瞬時有功電流、）是、兩相瞬時無功電流、 (瞬時有功電流、)通過兩相到三相變換所得到結果。 （） 坐標系中的電壓、電流矢量式中，、為矢量。記，與電壓相位相差90，稱為無功分量。本節(jié)首先介紹瞬時無功功率理論，然后對基于該理論的兩種諧波檢測方法進行了分析。 頻率同步數字鎖相裝置利用快速傅里葉變換可在數字領域進行諧波檢測，基于的諧波測量是當今應用最廣泛的一種高效變換算法，它使DFT計算工作量的復雜度降低。在實際測量過程中，選用矩形窗插值算法和海寧窗插值算法能夠滿足測量精度的要求。假設采樣區(qū)間的基頻為，則計算所得的結果將為的整數倍。 離散傅立葉變換實際上由輸入信號采樣所得的離散時間序列都是有限長的，在式()中取離散時間，點，以累加和代替積分，于是可得:即： ()在上式中當時，稱為直流分量:當時，其等式則為: () 快速傅立葉變換若取 (為整數)，可導出的快速算法，即所謂的，其實質就是利用旋轉因子具有明顯的周期性和相對性，不斷把長序列的分解成幾個短序列的，并利用的周期性和相對性來減少的運算次數。準確、實時地檢測出電網瞬態(tài)變化的畸變電流、電壓，是眾多國內外學者致力研究地目標。理論分析表明，換流裝置在其交流側與直流側產生的特征諧波次數分別為和 (為整流相數或脈動數，為正整數)。這種對諧波補償是一種動態(tài)補償，響應很快，即使補償對象電流較大，該裝置也不會發(fā)生過載。與無源濾波器相比，具有高度可控性和快速響應性，能補償各次諧波，可抑制閃變、補償無功，有一機多能的特點：在性價比上較為合理:濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險；具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。濾波器一般采用與諧振源并聯(lián)方式接入配電系統(tǒng)，三相連接可接成型或型。即使含有微處理器的系統(tǒng)程序沒有遭到破壞，若地址總線受到干擾，也會有程序失控的危險，使系統(tǒng)進人預想不到的狀態(tài)，甚至陷人意外停機狀態(tài)。至于無功功率的測量，對于不對稱的三相電路，即使波形是正弦的，三相無功功率表的讀數己毫無意義；如果波形畸變，不但三相無功功率的讀數無意義，單相無功功率表的讀數也不代表任何內容。對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路約大倍，而感抗約為架空線路的，因此更容易激勵出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。諧波還使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大，導致中性線過載供配電線路中的中性線過熱?？偟闹C波損耗可用下式表示： （）式中：為定子第次諧波電流有效值； 為轉子第次諧波電流有效值； 為定子基波電流有效值； 為次諧波頻率下考慮集膚效應的每相定子電阻； 為次諧波頻率下考慮集膚效應的每相轉子電阻(折合到定子側)；為電機的功率。3 氣體放電類電光源熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬于氣體放電類電光源。在電力系統(tǒng)中的發(fā)電，輸電、轉換和使用的各個環(huán)節(jié)中都會產生諧波。當電力系統(tǒng)中存在具有非線性的用電設備時，即使給這些設備供給理想的正弦波電壓，它取用的電流也是非正弦的，如各種硅整流裝置、晶閘管等，它們遍布于電力系統(tǒng)中，按一定的規(guī)律開閉不同的電路，將諧波電流注入系統(tǒng)。對于滿足狄里赫利條件非正弦電壓可分解為如下的傅立葉級數： （）其中 或 ()式中、和、的關系為在式(212)或式(213)的傅立葉級數中，頻率為的分量稱為基波，頻率為的整數倍基波頻率的分量稱為諧波，諧波次數為諧波頻率和基波頻率的整數比。 電力諧波的基本概念國際公認的諧波定義為：“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍”。有關諧波的數學分析在18世紀和19世紀己經奠定了良好的基礎。這種電路通常稱為功率因數校正電路，己在開關電源中獲得了廣泛的應用，因為辦公和家用電器中使用的開關電源數極其龐大，因此這種方式必將對諧波污染的抑制做出巨大貢獻。對于電流型PWM整流器，可以直接對各開關器件進行正弦控制，使得輸入電流接近正弦波且和電源電壓同相位。80年代以來，由于大中功率全控型半導體器件的成熟，脈沖寬度調制控制技術 ()的進步，以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出，有源電力濾波器才得以迅速發(fā)展。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態(tài)的影響，容易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使濾波器過載甚至燒毀。將神經網絡應用于諧波測量，主要涉及網絡構建、樣本的確定和算法的選擇，目前已有一些研究成果。4 利用小波分析方法進行諧波檢測與分析小波分析(wavelet Analysis)作為一種新興的理論是數學發(fā)展史上的重要成果，它無論是對數學還是對工程應用都產生了深遠的影響，小波分析己經廣泛應用于數學、信號處理、語音識別與合成、自動控制、圖象處理與分析等領域。基法、法能夠準確測量對稱的三相三線制電路諧波值。當電網頻率發(fā)生波動時，不僅影響檢測精度，而且檢測出的諧波電流中含較多的基波分量，大大增加了有源補償器的容量和運行損耗。通過對這幾方面問題的研究，將會導致新技術乃至新的邊緣分支學科地誕生。為此，除了引進發(fā)達國家研制的諧波監(jiān)測儀器外，還應當研究符合我國電網現(xiàn)狀的諧波分析方案，以提高電網諧波監(jiān)測分析水平，這對于抑制高次諧波含量是十分必要和有價值的。在電力電子技術領域，要求實施“綠色電力電子”的呼聲也日益高漲。電力系統(tǒng)諧波測量畢業(yè)論文目 錄1 緒 論 1 諧波檢測的研究背景及意義 1 國內外電力諧波檢測與分析方法研究現(xiàn)狀及發(fā)展 2 諧波抑制技術的發(fā)展現(xiàn)狀 5 本文的主要工作 62 電力諧波理論介紹 8 電力諧波的基本概念 8 諧波的表示方法 8 諧波的特征量 9 電力諧波產生的原因 10 發(fā)電源質量不高產生諧波 11 用電設備產生諧波 11 電力諧波的危害 12 電力諧波的抑制措施 16 本章小結 193 電力諧波電流的檢測與分析方法 20 基于傅立葉變換的諧波檢測與分析方法 20 傅立葉級數的三角函數和指數表示形式 20 離散傅立葉變換 22 快速傅立葉變換 22 減小泄漏和其它誤差的快速傅立葉變換改進算法 24 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測與分析方法 25 傳統(tǒng)的功率理論 26 三相瞬時無功功率理論 27 諧波電流的檢測方法 33 基于算法的諧波電流檢測方法的實現(xiàn) 37 正余弦函數的產生 37 數字低通濾波器的設計 37 一種改進的諧波和基波檢測方法 38 本章小結 414 仿真結論 43 MATLAB簡介 43 仿真模型的建立 44 仿真結果 45結 論 47致 謝 48參考文獻 49附錄A 英文資料及翻譯 50I1 緒 論 諧波檢測的研究背景及意義電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀30年代就引起了人們的注意，當時在德國，使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。目前，對地球環(huán)境的保護己成為全人類的共識。最近十幾年間，對電力系統(tǒng)諧波問題的研究，己經超出了電力系統(tǒng)自身的研究范圍。 國內外電力諧波檢測與分析方法研究現(xiàn)狀及發(fā)展 諧波檢測方法是諧波檢測的核心環(huán)節(jié)，也是各文獻著重論述和相互區(qū)別所在。2 基于傅立葉變換的諧波檢測與分析隨著計算機和微電子技術的發(fā)展，基于傅立葉變換的諧波檢測是當今應用最多也是最廣的一種方法。它不僅在電網電壓畸變時適用，在電網電壓不對稱時也同樣有效；而在電網電壓畸變時，使用此法測量諧波存在較大的誤差。作為一種時—頻分析理論，小波分析被認為是傅立葉分析發(fā)展的新階段，它來自于傅立葉分析，其存在性的證明依賴于傅立葉分析，因此它不能代替傅立葉分析，但它所具有的優(yōu)良特性(如方向選擇性、可變的時頻域分辨率及分析數據量小等)是其它分析方法(傅立葉分析、快速傅立葉變換)無法比擬的。文獻提出了基于人工神經網絡的電力系統(tǒng)諧波測量方法。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不甚理想。對于作為主要諧波源的電力電子裝置來說，除了采用補償裝置對其諧波進行補償外，還有一條抑制諧波的途徑，就是開發(fā)新型變流器，使其不產生諧波，且功率因數為1，這種變流器被稱為單位功率因數變流器。這樣，輸入電流中就只含與開關頻率有關的高次諧波，這些諧波頻率很高，因而容易滋除。 本文的主要工作本文根據目前電力系統(tǒng)諧波檢測與分析方法的實際應用，對基于傅立葉變換的諧波測量和基于瞬時無功功率的諧波檢測與分析方法進行詳細的分析和闡述。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應用。電力系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，（），稱為非諧波或分數諧波。以上公式及定義均以非正弦電壓為例，對于非正弦電流的情況也完全適用，把式中轉成即可。另外還有其他會產生諧波的設備，主要是含有鐵磁非線性元件的設備，如旋轉電機、變壓器等。 發(fā)電源質量不高產生諧波發(fā)電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因，發(fā)電源多少會產生一些諧波，但一般來說很少。分析與測量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴重，有的還含有負的伏安特性，它們會給電網造成奇次諧波電流.4 家用電器電視機、錄像機、計算機、調光燈具、調溫炊具等，因具有調壓整流裝置，會產生較深的奇次諧波。為轉子諧波銅耗；為諧波鐵耗和諧波雜質損耗，另外，諧波電流還會增大電機的噪音和產生脈動轉矩。因為在三相系統(tǒng)中，每個相線對星形接法的中性點電壓間有120度的相位差，當每相的負荷相等時，在中性線上的合成電流為零，雖然基波電流可互相抵消，但諧波電流都是奇數位，尤其是三次序列(3，9，15次等)的諧波電流在承載不平衡電流的中性線內則是益加的。4 對電力電容器的影響因電容器的容抗，與頻率成反比，因此在高次諧波電壓作用下的容抗要比在基波電壓作用下的容抗小得多，從而使諧波電流的波形崎變更比諧波電壓的波形畸變大得多，即便電壓中諧波所占的比例不大，也會產生顯著的諧波電流。4 對電度表的影響只有相同頻率的電壓和電流才能構成功率。這就是個人計算機對低質全的主供電源十分敏感并要求供電電源總的諧波電壓畸變的原因。但三次諧波濾波器有一點特殊，因為三次諧波主要為零序諧波，大部分流經N線，因此有些三次諧波濾波器采用在N線上串接的方式。目前在國外高低壓有源濾波技術已應用到實踐，而我國目前僅應用到低壓有源濾波技術。另外補償性質不受電網頻率變化的影響，且不易與電網阻抗發(fā)生諧振，因此是一種較好的抑制諧波的電路。當脈動數由增加到時，可以有效的消除幅值較大的低頻項，(其特征諧波次數分別為和 )，從而大大地降低了諧波電流的有效值。諧波檢測方法按原理可分為：模擬濾波器；基于傅立葉變換的諧波檢測法；基于瞬時無功功率理論的諧波檢測法；基于神經網絡的諧波檢測法；基于小波分析的諧波檢測法；諧波檢測的主要作用有：鑒定實際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平是否符合標準的規(guī)定，包括對所有諧波源用戶的設備投運時的測量，以確保設備投運后電力系統(tǒng)和設備的安全及經濟運行。分解過程如下:已知，將分解成奇偶兩個序列，則式()改寫成 =