基于相空间重构的电能质量扰动检测方法研究

作     者：马峥嵘 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾清泉

授予年度：2016年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电压缺口 互信息函数 关联维数 相空间重构 参数辨识 复杂扰动 

摘      要：近年来,随着科技的发展与工业规模的扩大,新技术、新工艺广泛应用于人民生活与工业生产的各个方面,电力用户对电能质量的要求也在逐渐提高。与此同时,大量非线性设备的应用向电力网络注入各种电磁干扰,对电力设备的正常工作与电力系统的经济运行带来了很大影响与危害,电能质量问题日益严峻,引起了电力企业与广大用户的普遍关注。改善与提高电能质量对于电力系统的安全稳定具有十分重要的意义。电压缺口是一种由静电放电、电力电子设备换相等引起的周期性电压扰动,随着电力电子设备的广泛使用,电压缺口现象越来越频繁出现,带来的不利影响也逐渐引起人们的重视。电压缺口被正式列为电压扰动的内容。因此,探求一种简单有效的电压缺口检测与参数辨识方法十分必要。此外,随着电力系统结构的逐渐复杂以及非线性设备的不断增加,电力系统中出现的扰动大多为复杂扰动,准确检测复杂扰动对于电能质量的治理具有重要的意义。基于此,本文主要对电压缺口的检测定位与参数辨识以及复杂扰动的检测进行了分析和研究。首先,确定相空间的重构参量,利用坐标延迟法重构吸引子,采用互信息函数法确定最优时延,通过计算序列的关联维数确定最佳嵌入维。提出电压缺口检测与参数辨识算法,保证在电压暂降与暂升期间仍能对缺口进行有效检测。依据嵌入信号重构相空间后的相轨迹对电压缺口进行检测并提取出缺口发生角度和宽度。为电压缺口定义了均方根深度与最大深度两个特征参量,通过构造一个正弦函数并与相点分量相结合进行缺口深度的提取。其次,根据复杂扰动信号的特点并结合相空间重构技术设计出复杂扰动信号的检测与定位算法。将扰动信号与基波分量分别重构相空间并做差得到轨迹差图形,扰动信号中的正常部分通过做差被减掉,轨迹差图形即代表复杂扰动部分,通过轨迹差图形能清楚地检测到扰动信号的变化区域,基于此对复杂扰动进行检测与定位。最后,在Matlab仿真环境下,分别构建出电压缺口和复杂扰动信号的数学模型,对以上两部分进行仿真验证。仿真结果表明本文所提算法能准确检测电压缺口并进行特征参数的辨识,对复杂扰动信号能准确检测与定位。