【正文】 的方式。相對國外而言，國內(nèi)對電能質(zhì)量研究工作起步較晚，電能質(zhì)量監(jiān)測設備的開發(fā)研究也比較落后，尤其是速度快、可靠性好、精度高以及功能強大的應用產(chǎn)品相對較少。因此，研發(fā)一種新型分層分布式的配電網(wǎng)電能質(zhì)量實時監(jiān)測與管理系統(tǒng)，集測量、通信、分析、管理等功能于一體，有效地進行電能質(zhì)量監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取合理、有效的電能質(zhì)量治理措施，改善其電能質(zhì)量狀況，對保證電網(wǎng)和廣大用戶的電氣設備的安全、經(jīng)濟運行，保障國民經(jīng)濟各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量都具有重要意義。為了保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，向用戶提供高品質(zhì)的電能，必須對影響電能質(zhì)量的眾多因素進行綜合治理，改善各項電能質(zhì)量指標，使其達到國標規(guī)定的正常水平。包括當前電力系統(tǒng)發(fā)展前景最好的智能電網(wǎng)(Smart Grid)都是以滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量為重要特征。特別是在半導體和精密儀器制造等特殊行業(yè)，電能質(zhì)量下降將直接影響其產(chǎn)品的成品率，造成巨大的經(jīng)濟損失。另外，諸如軋鋼機、電力機車、開關(guān)電源等用電設備的開關(guān)與使用過程，也會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊性、波動性的負荷，并在運行和停運過程中產(chǎn)生電壓閃變以及導致三相不平衡度的提高，對電網(wǎng)設備和用戶造成直接或潛在的影響。從家用小容量的變流裝置，到工業(yè)上普遍應用的調(diào)速電機、整流逆變裝置，甚至大規(guī)模的高壓直流輸電設備，都會向電網(wǎng)注入諧波。 近年來我國電網(wǎng)發(fā)展迅速，電網(wǎng)規(guī)模進一步擴大。然而,隨著科技和社會的快速發(fā)展，電能的使用面臨著一個新的問題，那就是電能質(zhì)量狀況不斷惡化與社會對電能質(zhì)量的要求越來越高的矛盾。在準確、快速地檢測和分析電能質(zhì)量的基礎上，提出了合理有效的治理措施，對有效提高供電可靠性，改善供電電能質(zhì)量，確保電力設備發(fā)揮正常性能水平等，對電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行，保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和科學實驗的正常運行以及降低能耗等均具有非常重要的研究意義。要對電網(wǎng)的電能質(zhì)量進行改善，首先要對電能質(zhì)量做出精確的檢測和分析，測量電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，并分析和判斷造成各種電能質(zhì)量問題的原因，為電能質(zhì)量的改善提供依據(jù)。本科畢業(yè)設計說明書配電網(wǎng)電能質(zhì)量的在線檢測與治理措置的研究DISTRIBUTION NETWORK POWER QUALITY DETECTIONAND TREATMENT RENEW ONLINE RESEARCH學院（部）：電氣與信息工程學院 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 年 月 日46 / 51配電網(wǎng)電能質(zhì)量的在線檢測與治理措置的研究摘要隨著電力電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)等先進技術(shù)的進一步發(fā)展，大功率非線性、沖擊性和波動性負荷不斷增加，比如大功率的變頻設備及拖動裝置、電氣化鐵路、電化工業(yè)的整流設備、電弧爐等，這些負荷造成了電網(wǎng)發(fā)生波形畸變（諧波）、電壓波動、閃變、三相不平衡、非對稱性，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量的嚴重降低。同時，基于計算機，微處理器控制的精密電子儀器在國民經(jīng)濟企業(yè)中大量使用，對供電質(zhì)量的敏感程度越來越高，對電能質(zhì)量提出了更高的要求，從而使電能質(zhì)量問題及其解決措施逐漸成為研究的熱點。電能質(zhì)量問題日益突出，電能質(zhì)量的監(jiān)測方式主要為在線監(jiān)測，對電能質(zhì)量的全天候、全方位準確的實時監(jiān)測。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)，電能質(zhì)量，在線監(jiān)測DISTRIBUTION NETWORK POWER QUALITY DETECTIONAND TREATMENT RENEW ONLINE RESEARCHABSTRACT With the power electronics technology, automation technology, puter technology and other advanced technology, further development, highpower nonlinear load impact and increasing volatility and drag equipment, electric railway, electricity and chemical industries rectifier equipment, induction furnace, electric arc furnace, etc, which caused the power grid load waveform distortion (harmonic), voltage fluctuations, flicker, threephase balance, asymmetry, making the serious degradation of power quality. Meanwhile, puterbased, microprocessorcontrolled precision electronic instrument used extensively in the national enterprise, the power supply is being more sensitive to the quality of the power quality put forward higher requirements, so that the power quality problems and their solutions measures to gradually bee a research hotspot. To improve the quality of grid power, we must first make an accurate power quality testing and analysis, measurement grid power quality, and to analyze and determine the cause of a variety of power quality problem is to provide a basis to improve power quality. Power quality issues have bee increasingly prominent, the main mode of power quality monitoring for the online monitoring of power quality allweather, allround and accurate realtime monitoring. In the accurate and rapid detection and analysis of power quality based on reasonable and effective governance proposed measures, effectively improve power supply reliability, improve power quality power supply, ensure that the power to play a normal level of performance equipment, etc. on the power grid safety, economic operation to protect the quality of industrial products and the normal operation of scientific experiments and reduce energy consumption etc. is very important significance.KEYWARDS: distribution network, power quality, online monitoring目錄摘要 IABSTRACT II1 緒論 1 研究電能質(zhì)量的背景和意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng) 1 電能質(zhì)量治理措施 2 本文的主要工作 32 電能質(zhì)量理論 5 電能質(zhì)量概述 5 電能質(zhì)量的定義 5 電能質(zhì)量的分類 5 電能質(zhì)量指標和國家標準 6 電壓偏差 6 頻率偏差 6 諧波 6 電壓波動和閃變 7 三相不平衡 8 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓 9 本章小結(jié) 93 電能質(zhì)量檢測分析算法 10 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測方法 10 運算方式 10 基于倍頻旋轉(zhuǎn)變換的諧波測量 11 基于小波分析的諧波檢測方法 11 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的諧波檢測方法 12 基于傅里葉變換的諧波檢測方法 12 12 離散傅里葉變化(DFT) 13 快速傅里葉變換(FFT) 14 改進型復序列快速傅里葉變換(FFT) 15 17 本章小結(jié) 174 配電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究 18 18 19 22 DSP處理模塊 23 DSP芯片選型及其詳細介紹 23 26 27 27 28 29 ......................................................... 30 5 系統(tǒng)的軟件設計 31 31 31 32 FFT及參數(shù)計算子程序 32 33 RS485通信子程序 33 346 電能質(zhì)量治理措施研究 35 靜止無功補償裝置(SVC) 35 靜止同步補償器(STATCOM) 36 注入式混合型有源濾波器(IHAPF) 37 注入支路參數(shù)對濾波效果的影響 38 新型雙諧振注入式混合型有源濾波器(DIHAPF) 39 DIHAPF諧波抑制原理與諧波放大分析 40 無功補償特性分析 41 諧波檢測與控制方法 42 本章小結(jié) 43總結(jié) 45參考文獻 46致謝 471 緒論 研究電能質(zhì)量的背景和意義 電能是當今社會使用最廣泛的能源，其應用程度標志著一個國家的科技、經(jīng)濟發(fā)展水平。如何妥善地解決這個問題關(guān)系重大，因此成為了高校、企業(yè)、研究機構(gòu)和國家機關(guān)等部門關(guān)心的熱點問題。而隨著電網(wǎng)的不斷擴大，各種各樣的用電設備尤其是大量的電力電子設備都接入了電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的運行環(huán)境受到了不同程度的污染。電網(wǎng)諧波含量的增加，會導致電氣設備壽命縮短、電網(wǎng)網(wǎng)損加大，系統(tǒng)發(fā)生諧振的可能性也會增加，可能引發(fā)繼電保護和自動裝置的非故障性動作，導致儀表指示和電能計量不準確以及計算機、通信受干擾等一系列問題。 另一方面，電力市場逐步完善，社會對電能質(zhì)量的要求也越來越高。近年來供電部門接收到的電能質(zhì)量投訴越來越多，表明電能質(zhì)量逐漸得到關(guān)注和重視。可見電能質(zhì)量問題直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益，改善電能質(zhì)量對于電網(wǎng)和電氣設備的安全、經(jīng)濟運行，保障工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗以及人民生活的正常進行均具有重要意義。而要提出合理的治理方案，就必須依賴于對電能質(zhì)量的全天候、全方位準確的實時監(jiān)測與分析。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng) 國外對電能質(zhì)量研究起步較早，從電能質(zhì)量理論到相關(guān)評價指標體系的建立；從用戶終端電氣環(huán)境的定義到全國性的電能質(zhì)量普查和監(jiān)測；從各種電能質(zhì)量問題分析方法提出到“用戶電力技術(shù)”等電能質(zhì)量控制技術(shù)的研究和裝置的開發(fā)等方面的研究都在深入行。 歸納起來,國內(nèi)外對電能質(zhì)量的監(jiān)測方法主要有以下三種類型:（l） 設備入網(wǎng)前的專門測量：即對補償設備，在接入電網(wǎng)前,測量它們對電網(wǎng)電能質(zhì)量各項指標的影響，決定是否投運。（3） 實時監(jiān)測：也稱為連續(xù)監(jiān)測、全過程監(jiān)測、日常監(jiān)測或全天候監(jiān)測等。在電能質(zhì)量問題日益嚴重并逐漸受到重視的現(xiàn)代社會，前兩種傳統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測方法顯然已經(jīng)不能滿足供用電雙方對電能質(zhì)量更高的監(jiān)測要求，其不足之處主要表現(xiàn)在以下幾個方面:（1） 傳統(tǒng)的監(jiān)測方法不能實現(xiàn)或不能完全實現(xiàn)對電能質(zhì)量的實時監(jiān)測；（2） 傳統(tǒng)監(jiān)測方法的監(jiān)測數(shù)據(jù)不能全面、準確地反映出電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的電能質(zhì) 量信息；（3） 傳統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測大多孤立地對某個站點進行監(jiān)測，不能從整個系統(tǒng)的觀點來考慮電能質(zhì)量的監(jiān)測，不能滿足電力系統(tǒng)網(wǎng)絡化、自動化的發(fā)展方向，而且人機交互性不好；（4） 傳統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置多采用模擬元器件，受器件性能和信號處理方法的限制，測量精度往往不能達到要求；因此，研制一種實時在線的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，集測量、通信、分析和管理等諸多功能于一體，有效地進行電能質(zhì)量監(jiān)測，對于電力系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟性和可靠性具有重要意義。隨著高電壓、大容量電力電子器件技術(shù)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)諧波抑制與無功補償電能質(zhì)量綜合治理裝置經(jīng)歷了無源濾波器(Passive Filter:PF)、有源濾波器(Active Power Filter:APF)、靜止無功補償裝置(Static Var Compensator:SVC)、靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator:STATCOM)、以及混合型有源濾波器(Hybrid Active Power Filter:HAPF)等不同的技術(shù)階段。這種方法的主要缺點是濾波特性取決于電網(wǎng)參數(shù)，且易與系統(tǒng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振，導致諧波放大，燒毀設備等，因此已不適合應用于對電能質(zhì)量要求高的場合。但是與無源濾波器不同的是，一臺APF理論上可以擁有無窮多個諧振頻率，從而能夠同時治理頻率和幅值都變化的各次諧波，而且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而應用逐漸廣泛。不同于無源濾波器和有源濾波器，靜止無功補償裝置(SVC)和靜止同步補償器(STATCOM)的主要功能是進行無功補償，不過通過在SVC結(jié)構(gòu)中加裝無源濾波器組，或者通過合理設計STATCOM的控制方法