【正文】 結(jié) 論 本文的程序是應(yīng)用C為開發(fā)工具，才采用ADO技術(shù)與SQL SERVER 2005中存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了地鐵盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測的研究，在本課題中使用了時(shí)間序列相似性匹配的的方法，對數(shù)據(jù)庫中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)行相似性搜索，一達(dá)到預(yù)測故障的目的。 可以看出MATLAB是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計(jì)算、圖形管理、程序開發(fā)為一體的環(huán)境。典型的應(yīng)用包括數(shù)值計(jì)算、算法預(yù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，以及一些特殊的短陣計(jì)算應(yīng)用，如自動控制理論、統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號處理(時(shí)間序列分拆)等。隨著各種先進(jìn)技術(shù)和理論的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)在諧波檢測中的具體使用，諧波檢測的實(shí)時(shí)性和精度要求一旦解決，相信電網(wǎng)諧波檢測技術(shù)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(jìn)行諧波檢測時(shí)，由于電網(wǎng)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(shí)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(diǎn)是可自動實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)頻率，不占用微處理器的軟、硬件資源，缺點(diǎn)是需要配以相關(guān)的硬件電路，包括過零檢測電路、電路、倍頻電路、正余弦函數(shù)發(fā)生電路等，從而增加了硬件的復(fù)雜性，降低了可靠性，而且它也有因數(shù)據(jù)采樣和脈寬生成的時(shí)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(shí)得到無功、諧波的補(bǔ)償分量二、 (或)算法 (或)算法原理圖該方法是以瞬時(shí)無功功率理論的定義為理論基礎(chǔ)，計(jì)算出三相瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功功率，再經(jīng)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(bǔ)償?shù)碾娏髦刑崛』ǚ至?，它與原信號之差就是所需補(bǔ)償?shù)闹C波分量。對于電網(wǎng)中最典型的諧波源—三相橋式整流器，其檢測的延時(shí)約為1/6周期。瞬時(shí)無功功率理論認(rèn)為：任一時(shí)刻三相電路瞬時(shí)有功功率為各相瞬時(shí)有功功率之和，也是各相瞬時(shí)功率之和，它反映作為一個(gè)整體的三相電路由電源向負(fù)載傳遞的功率；瞬時(shí)無功功率僅在三相電路之間來回傳遞，各相瞬時(shí)無功率之和恒等于零。定義4: 、相的瞬時(shí)無功功率、 (瞬時(shí)有功功率、)分別為該相瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)無功電流(瞬時(shí)有功電流)的乘積，即: （）從定義4可得到如下的性質(zhì)（1） （）（2） （）定義5：三相電路各相的瞬時(shí)無功電流、（瞬時(shí)有功電流、）是、兩相瞬時(shí)無功電流、 (瞬時(shí)有功電流、)通過兩相到三相變換所得到結(jié)果。 （） 坐標(biāo)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(shí)無功功率理論，然后對基于該理論的兩種諧波檢測方法進(jìn)行了分析。 頻率同步數(shù)字鎖相裝置利用快速傅里葉變換可在數(shù)字領(lǐng)域進(jìn)行諧波檢測，基于的諧波測量是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的一種高效變換算法，它使DFT計(jì)算工作量的復(fù)雜度降低。在實(shí)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(shè)采樣區(qū)間的基頻為，則計(jì)算所得的結(jié)果將為的整數(shù)倍。 離散傅立葉變換實(shí)際上由輸入信號采樣所得的離散時(shí)間序列都是有限長的，在式()中取離散時(shí)間，點(diǎn)，以累加和代替積分，于是可得:即： ()在上式中當(dāng)時(shí)，稱為直流分量:當(dāng)時(shí)，其等式則為: () 快速傅立葉變換若取 (為整數(shù))，可導(dǎo)出的快速算法，即所謂的，其實(shí)質(zhì)就是利用旋轉(zhuǎn)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(gè)短序列的，并利用的周期性和相對性來減少的運(yùn)算次數(shù)。準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測出電網(wǎng)瞬態(tài)變化的畸變電流、電壓，是眾多國內(nèi)外學(xué)者致力研究地目標(biāo)。理論分析表明，換流裝置在其交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)分別為和 (為整流相數(shù)或脈動數(shù)，為正整數(shù))。這種對諧波補(bǔ)償是一種動態(tài)補(bǔ)償，響應(yīng)很快，即使補(bǔ)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(yīng)性，能補(bǔ)償各次諧波，可抑制閃變、補(bǔ)償無功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)：在性價(jià)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(xiǎn)；具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補(bǔ)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(xiǎn)，使系統(tǒng)進(jìn)人預(yù)想不到的狀態(tài)，甚至陷人意外停機(jī)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(shù)己毫無意義；如果波形畸變，不但三相無功功率的讀數(shù)無意義，單相無功功率表的讀數(shù)也不代表任何內(nèi)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(lì)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(dǎo)致中性線過載供配電線路中的中性線過熱。總的諧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(zhuǎn)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(yīng)的每相定子電阻； 為次諧波頻率下考慮集膚效應(yīng)的每相轉(zhuǎn)子電阻(折合到定子側(cè))；為電機(jī)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(zhuǎn)換和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生諧波。當(dāng)電力系統(tǒng)中存在具有非線性的用電設(shè)備時(shí)，即使給這些設(shè)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(shù)： （）其中 或 ()式中、和、的關(guān)系為在式(212)或式(213)的傅立葉級數(shù)中，頻率為的分量稱為基波，頻率為的整數(shù)倍基波頻率的分量稱為諧波，諧波次數(shù)為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。 電力諧波的基本概念國際公認(rèn)的諧波定義為：“諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在18世紀(jì)和19世紀(jì)己經(jīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。這種電路通常稱為功率因數(shù)校正電路，己在開關(guān)電源中獲得了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)檗k公和家用電器中使用的開關(guān)電源數(shù)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(xiàn)。對于電流型PWM整流器，可以直接對各開關(guān)器件進(jìn)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(dǎo)體器件的成熟，脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù) ()的進(jìn)步，以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)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(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)的影響，容易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使濾波器過載甚至燒毀。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于諧波測量，主要涉及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)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(jìn)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(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果，它無論是對數(shù)學(xué)還是對工程應(yīng)用都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，小波分析己經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、信號處理、語音識別與合成、自動控制、圖象處理與分析等領(lǐng)域?；ā⒎軌驕?zhǔn)確測量對稱的三相三線制電路諧波值。當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動時(shí)，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(bǔ)償器的容量和運(yùn)行損耗。通過對這幾方面問題的研究，將會導(dǎo)致新技術(shù)乃至新的邊緣分支學(xué)科地誕生。為此，除了引進(jìn)發(fā)達(dá)國家研制的諧波監(jiān)測儀器外，還應(yīng)當(dāng)研究符合我國電網(wǎng)現(xiàn)狀的諧波分析方案，以提高電網(wǎng)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(jià)值的。在電力電子技術(shù)領(lǐng)域，要求實(shí)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(nèi)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(shù)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(chǎn)生的原因 10 發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波 11 用電設(shè)備產(chǎn)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(jié) 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(shù)的三角函數(shù)和指數(shù)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(jìn)算法 24 基于瞬時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn) 37 正余弦函數(shù)的產(chǎn)生 37 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì) 37 一種改進(jìn)的諧波和基波檢測方法 38 本章小結(jié) 414 仿真結(jié)論 43 MATLAB簡介 43 仿真模型的建立 44 仿真結(jié)果 45結(jié) 論 47致 謝 48參考文獻(xiàn) 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(jì)30年代就引起了人們的注意，當(dāng)時(shí)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(hù)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(jīng)超出了電力系統(tǒng)自身的研究范圍。 國內(nèi)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(xiàn)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(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，基于傅立葉變換的諧波檢測是當(dāng)今應(yīng)用最多也是最廣的一種方法。它不僅在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)適用，在電網(wǎng)電壓不對稱時(shí)也同樣有效；而在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)，使用此法測量諧波存在較大的誤差。作為一種時(shí)—頻分析理論，小波分析被認(rèn)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(shí)頻域分辨率及分析數(shù)據(jù)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(xiàn)提出了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)諧波測量方法。此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，補(bǔ)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(bǔ)償裝置對其諧波進(jìn)行補(bǔ)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(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)為1，這種變流器被稱為單位功率因數(shù)變流器。這樣，輸入電流中就只含與開關(guān)頻率有關(guān)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(jù)目前電力系統(tǒng)諧波檢測與分析方法的實(shí)際應(yīng)用，對基于傅立葉變換的諧波測量和基于瞬時(shí)無功功率的諧波檢測與分析方法進(jìn)行詳細(xì)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(yīng)用。電力系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，（），稱為非諧波或分?jǐn)?shù)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(zhuǎn)成即可。另外還有其他會產(chǎn)生諧波的設(shè)備，主要是含有鐵磁非線性元件的設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等。 發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波發(fā)電機(jī)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(chǎn)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(yán)重，有的還含有負(fù)的伏安特性，它們會給電網(wǎng)造成奇次諧波電流.4 家用電器電視機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、調(diào)光燈具、調(diào)溫炊具等，因具有調(diào)壓整流裝置，會產(chǎn)生較深的奇次諧波。為轉(zhuǎn)子諧波銅耗；為諧波鐵耗和諧波雜質(zhì)損耗，另外，諧波電流還會增大電機(jī)的噪音和產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樵谌嘞到y(tǒng)中，每個(gè)相線對星形接法的中性點(diǎn)電壓間有120度的相位差，當(dāng)每相的負(fù)荷相等時(shí)，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(shù)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(nèi)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(chǎn)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(gòu)成功率。這就是個(gè)人計(jì)算機(jī)對低質(zhì)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(diǎn)特殊，因?yàn)槿沃C波主要為零序諧波，大部分流經(jīng)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(shù)已應(yīng)用到實(shí)踐，而我國目前僅應(yīng)用到低壓有源濾波技術(shù)。另外補(bǔ)償性質(zhì)不受電網(wǎng)頻率變化的影響，且不易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，因此是一種較好的抑制諧波的電路。當(dāng)脈動數(shù)由增加到時(shí)，可以有效的消除幅值較大的低頻項(xiàng)，(其特征諧波次數(shù)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(shí)無功功率理論的諧波檢測法；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shí)際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，包括對所有諧波源用戶的設(shè)備投運(yùn)時(shí)的測量，以確保設(shè)備投運(yùn)后電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。分解過程如下:已知，將分解成奇偶兩個(gè)序列，則式()改寫成 =