複雜電力諧波線上分析關鍵技術研究

《複雜電力諧波線上分析關鍵技術研究》是依託中國礦業大學，由劉昊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：複雜電力諧波線上分析關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉昊
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

電力電子傳動技術的廣泛使用，使電力系統諧波、次諧波、間諧波的污染日益嚴重，大容量風電的接入、電弧爐等大量衝擊性負荷更增加了電力諧波成分的複雜性，它們已成為影響電能質量的主要問題。對複雜電力諧波參數的高精度估計將有利於電能質量的評估並採取相應的必要治理措施。然而，尚未見對複雜電力諧波線上的系統分析方法和國產成熟設備用於電網線上監測和分析。本項目將針對電力諧波的特徵，在前人研究的基礎上，進一步研究精度更高、計算耗時量更少、抗噪聲能力強、可信度更高的FFT離散頻譜校正算法。重點研究複雜電力諧波線上分析必須解決的兩個關鍵技術：幅值譜峰值可信度的判斷、短頻率間隔諧波的分析與校正及對頻譜分析的可信度和精度的影響。本項目的研究成果能為複雜電力諧波線上分析設備的研製提供理論依據和技術支持。在此基礎上，本項目還將研製複雜電力諧波線上分析樣機，通過樣機試驗驗證研究理論成果的準確性。

結題摘要

經過三年的研究，項目已完成申請時的全部要求，理論和工程實踐方面均取得了較大進展。 （1）進一步研究FFT離散頻譜的校正方法，並提出了一種新的諧波幅值求解方法。具體流程為首先對穩態諧波信號進行離散化，然後對離散化後的信號進行加窗截斷，得到加窗信號的頻譜，得到加權形式的幅值表達式。求解幅值關於頻率偏差的微分值的最小值，獲得最優權值。在有干擾分量情況下，首先採用傳統比值法求解頻率偏差，根據最優權值和頻率偏差建立最佳化問題，最終求解出幅值。該方法已申請發明專利，並已獲得受理。 （2）本項目還提出了一種新的譜峰值可信度方法。進行譜峰可信度判斷能很好的滿足譜峰可信度的性質，較準確的判斷出了譜峰受泄露影響的程度。該方法已申請發明專利，並已獲得受理。 （3）本項目還研究了通過將求諧波參數問題轉化為求解含約束條件的非線性規劃問題進行分析，成功得到所要分析的諧波幅值和相角。 （4）同時，對常見電力電子元器件和補償裝置的控制策略進行了研究，提出了新的控制方法，可有效減少諧波污染。最後研製了兩台複雜諧波線上分析儀，實現了所提算法，並能對採樣數據進行分析，給出正確的分析結論。這對分析同時含有諧波間諧波信號的電力系統諧波具有重大意義，後期可將其安裝在變電站進行長時間掛網測試，對電力系統諧波進行有效監測和評估，並對後續的諧波溯源的研究提供有力的理論和數據支持。發表了EI檢索及SCI檢索文章多篇，專利授權及申請多項（包括項目主持人為第二發明人的授權專利和項目主持人為第一發明人的受理專利）。