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基于变形Lorenz混沌系统的微弱周期信号检测

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基于变形Lorenz混沌系统的微弱周期信号检测

作者：宋艳君燕山大学

学位级别：硕士

微弱周期信号混沌检测技术是混沌理论在信息科学应用中的一个重要分支，由于混沌检测系统具有对小信号的敏感性及对噪声的免疫性等特征，使得混沌系统在信号检测领域具有很好的发展前景，已取得了很大的进展。本文在Lorenz混沌系统的基... 详细信息

微弱周期信号混沌检测技术是混沌理论在信息科学应用中的一个重要分支，由于混沌检测系统具有对小信号的敏感性及对噪声的免疫性等特征，使得混沌系统在信号检测领域具有很好的发展前景，已取得了很大的进展。本文在Lorenz混沌系统的基础上，加入周期策动力信号形成一种变形的Lorenz混沌系统。具体内容如下：利用广义哈密顿系统理论的梅尔尼科夫方法，证明了变形Lorenz系统具有Smale马蹄变换下的混沌。利用功率谱、Poincare截面、Lyapunov指数等分析方法，进一步仿真证明了变形Lorenz系统具有混沌系统的运动规律。利用最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统由混沌态趋于类周期态变化的量化依据，自动的辨别混沌系统的临界态，更准确的判断微弱信号的存在。研究互相关检测与混沌检测相结合，实现强噪声背景下微弱周期信号幅值检测。通过这种方法能有效的检测出强噪声中的微弱周期信号。借鉴平均法推导了变形Lorenz系统的近似周期解。将变形Lorenz系统与状态反馈控制方法相结合，将含有待检测信号的变形Lorenz系统从混沌态控制到类周期态，然后利用频谱分析的方法检测待检测信号的频率。说明了这种方法具有较高的检测精度。最后，对不同频率的微弱正弦信号和非正弦周期信号进行了频率检测，说明了此混沌系统的可行性和有效性。在已知微弱正弦信号的频率基础上，研究变形Lorenz系统结合预置相位逼近法检测微弱正弦信号的相位。将变形Lorenz混沌系统应用到电力系统间谐波检测中，检测噪声中微小间谐波的幅值、频率和相位。

关键词：微弱周期信号检测变形Lorenz混沌系统李雅普诺夫指数互相关状态反馈控制间谐波

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高压直流输电中的谐波分析

高压直流输电中的谐波分析

作者：梁继云西南交通大学

学位级别：硕士

高压直流输电(HVDC)技术从1954年的工业化发展至今经历了近60年的发展历程,在技术上越趋成熟,但随着电网规模的扩大和新的电子和计算机技术的引进将会带来更加复杂多变的问题,谐波问题就是其中一个重要的方面。从我国的自身情况出发,我... 详细信息

高压直流输电(HVDC)技术从1954年的工业化发展至今经历了近60年的发展历程,在技术上越趋成熟,但随着电网规模的扩大和新的电子和计算机技术的引进将会带来更加复杂多变的问题,谐波问题就是其中一个重要的方面。从我国的自身情况出发,我国的HVDC系统的发展趋势是建成复杂的大规模混合输电系统,其交直流系统间的配合及之间的谐波相互作用也将变得异常复杂,所以对于高压直流输电中的谐波问题的分析非常重要。本文以调制理论为基础,对直流输电中的谐波间谐波问题做了探讨,主要包括以下几方面。首先,分析了直流输电系统中的谐波产生机理及原因,利用调制理论对交直流侧的谐波传递过程进行了说明,归纳其规律,并以三相6脉冲整流器为例,来仿真交流侧叠加谐波时直流侧的非特征谐波随换相角变换的规律。文中推导了无需迭代直接计算HVDC系统的电压电流谐波的数学算法,以一个12脉冲的两端直流输电系统为例计算其交流侧和直流侧的电流谐波,并用MATLAB/SIMULINK仿真软件的仿真结果对计算结果进行对比,验证了算法的准确性。此法既可作为谐波估算的直接算法,也可作为迭代过程中的一个步骤。其次,分析了在HVDC系统中间谐波在交直流侧的产生机理和组成成分,以直流侧的互调产物的谐波成分为分析点,得出整流、逆变侧的交流间谐波成分。该方法可以解决间谐波分析中谐波源多,产生机理不清晰的难点。然后通过相应的仿真例子对上述理论进行验证,得出理论与实际统一的结论,其中包括在非理想情况时的系统不平衡和存在背景谐波两种情况的谐波产生原理和组成成分仿真。最后,研究谐波不稳定问题,对分析此问题的两种方法进行比较,并用开关函数法推导交直流系统的等值阻抗,给出CIGRE逆变侧的等值直流阻抗的频率特性曲线。此方法可以用同一电路等效交流和直流阻抗,方便分析阻抗的频率特性。通过仿真对这一现象进行还原,进一步说明直流系统对交流系统谐振阻抗的影响,总结了谐波不稳定问题的抑制策略。本文对HVDC系统的谐波分析和计算方法可以推广到多源谐波的分析中去,寻找一种简单、有效的分析方法分析谐波,研究交直流混合输电中的谐波产生机理和相互作用过程对于电力系统稳定控制和后期的谐波抑制都有重要意义

关键词：高压直流输电谐波分析间谐波调制理论谐波不稳定

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基于PSCAD的闪变源定位数字仿真

电气技术 2016年第2期17卷 18-23页

作者：吴瑾樱陈锦植苏文博福州大学电气工程与自动化学院福州350116 国网福建省电力有限公司宁德供电公司福建宁德352000

闪变污染会降低电网的电能质量,因此定位电力系统中的闪变源,划分电力系统中系统侧与用户侧的闪变水平十分必要。本文介绍间谐波有功功率流向、危害评估的基本原理,以及其它识别闪变的工程方法,以PSCAD为平台搭建仿真模型,结合Matlab编... 详细信息

闪变污染会降低电网的电能质量,因此定位电力系统中的闪变源,划分电力系统中系统侧与用户侧的闪变水平十分必要。本文介绍间谐波有功功率流向、危害评估的基本原理,以及其它识别闪变的工程方法,以PSCAD为平台搭建仿真模型,结合Matlab编程实现电网中的闪变源定位。对各种定位方法的结果及各自的特点进行对比分析,总结出这些方法在不同工况下各自的优势和劣势。

关键词：电能质量闪变间谐波闪变功率定位

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配电网闪变源定位方法

电力科学与工程 2015年第5期31卷 16-20,45页

作者：吴瑾樱苏文博邵振国福州大学电气工程与自动化学院福建福州350116

闪变源定位对于解决规模庞大、复杂的配电网电能质量问题具有重要的工程意义。为此归纳总结了闪变源定位的各种方法,包括基于功率潮流方向的闪变源定向方法、电压电流相关性方法及注入水平评估的定位方法。分别阐述了各种方法的基本原理... 详细信息

闪变源定位对于解决规模庞大、复杂的配电网电能质量问题具有重要的工程意义。为此归纳总结了闪变源定位的各种方法,包括基于功率潮流方向的闪变源定向方法、电压电流相关性方法及注入水平评估的定位方法。分别阐述了各种方法的基本原理,指出了闪变源定位方法的优缺点。

关键词：电能质量闪变源定位间谐波间谐波功率闪变功率

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一种识别谐波分量主瓣干扰的方法

上海电力学院学报 2018年第6期34卷 563-566页

作者：许仪勋李宁王玥上海电力学院电气工程学院上海200090

加窗插值快速傅里叶变换是目前最常用的谐波信号分析方法。当信号中含有频率相近的谐波和间谐波分量时,频谱中通常存在主瓣干扰现象,影响到加窗插值快速傅里叶变换的精度。针对这一问题,研究了主瓣内谱线的相位特性,提出了一种判断主瓣... 详细信息

加窗插值快速傅里叶变换是目前最常用的谐波信号分析方法。当信号中含有频率相近的谐波和间谐波分量时,频谱中通常存在主瓣干扰现象,影响到加窗插值快速傅里叶变换的精度。针对这一问题,研究了主瓣内谱线的相位特性,提出了一种判断主瓣干扰存在的方法,进而识别出频率相近的谐波和间谐波分量。仿真实验验证了该算法的有效性和准确性。

关键词：加窗插值快速傅里叶变换间谐波主瓣干扰

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基于独立成分分析的谐波检测

电力系统及其自动化学报 2007年第1期19卷 74-78页

作者：张金霞青海大学水电系西宁810016

谐波对电力系统及电气设备有很大危害。谐波检测是抑制谐波的重要环节,由观测信号分离所含的未知谐波信号是谐波检测的目的。作者基于独立成分分析算法的有关理论,将该算法应用到谐波检测中。该方法只需一个周期的待测信号,通过构造适... 详细信息

谐波对电力系统及电气设备有很大危害。谐波检测是抑制谐波的重要环节,由观测信号分离所含的未知谐波信号是谐波检测的目的。作者基于独立成分分析算法的有关理论,将该算法应用到谐波检测中。该方法只需一个周期的待测信号,通过构造适当的混合信号,便可使用独立成分分析算法进行运算。利用MATLAB仿真含有谐波的信号,应用该方法进行检测,结果表明,该方法不但可检测谐波次数、幅值和初相角,还可检测间谐波,且检测精度较高。

关键词：谐波独立成分分析间谐波

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基于子空间分解的电网间谐波检测方法研究

基于子空间分解的电网间谐波检测方法研究

作者：程纯东重庆大学

学位级别：硕士

随着非线性、波动性和冲击性负荷在电力系统中的大量出现，电网中电压电流波形不仅存在频率是工频整数倍的谐波分量，而且还存在大量不是工频整数倍的频率分量，即间谐波。谐波和间谐波对电网的污染越来越严重，对电力系统的安全、可靠... 详细信息

随着非线性、波动性和冲击性负荷在电力系统中的大量出现，电网中电压电流波形不仅存在频率是工频整数倍的谐波分量，而且还存在大量不是工频整数倍的频率分量，即间谐波。谐波和间谐波对电网的污染越来越严重，对电力系统的安全、可靠和经济运行造成了危害，因此必须进行治理。谐波和间谐波参数的准确检测是实现有效治理的前提条件。本文在总结和分析了国内外间谐波检测方法后，分析了高分辨率的现代谱分析法，基于空间谱估计的原理，采用改进子空间分解法检测电网间谐波参数。子空间分解法将信号观测数据矩阵的相关矩阵划分为信号子空间和噪声子空间，分别利用噪声子空间和信号子空间的特性引出了噪声子空间算法和信号子空间算法，即MUSIC类算法和ESPRIT类算法。在分析了MUSIC算法估计原理后，本文将传统的MUSIC和Root-MUSIC用于电网间谐波参数的估计，并对求解过程中的关键问题进行了分析和改进。针对实际电网采样信号为实数的特点，在实值MUSIC方法基础上导出Root-MUSIC方法的实数实现形式。研究了几种估计幅值和相角的最小二乘类方法后，实值Root-MUSIC结合Prony估计间谐波参数的方法可以大大减少计算量，提高估计精度。通过仿真分析，比较和验证了MUSIC及其改进方法估计间谐波参数的性能。基于ESPRIT算法的思想，采用基本ESPRIT、LS-ESPRIT和TLS-ESPRIT三种方法实现电网间谐波参数的估计。分析了三种方法在求解过程中的矩阵计算量以及特征值和奇异值分解次数，将只需一次特征值分解的改进ESPRIT方法用于间谐波分析。系统仿真了阵元数和噪声对几种ESPRIT方法估计间谐波参数精度的影响，验证了改进方法的实时性和有效性。系统研究两类子空间分解法中估计性能较好的实值Root-MUSIC和TLS-ESPRIT的间谐波参数估计性能。在低信噪比下，验证了本文采用AIC准则估计信号源数的准确性，据此划分出噪声子空间和信号子空间。仿真分析了噪声、采样数和阵元数对两种方法估计精度的影响，两种方法的估计精度随着采样数和阵元数的增加而提高，其中TLS-ESPRIT对采样数较敏感;子空间分解法也不需要对信号进行整周期采样;改进子空间分解法在较小的采样数下，频率分辨率也较高，计算复杂度低，具有较好的应用研究价值。

关键词：间谐波子空间分解实值Root-MUSIC ESPRIT 最小二乘

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电厂关口电量的新型谐波估计方法

电子世界 2020年第3期 19-20,23页

作者：李鸣吴越洋国家能源集团国电青山热电有限公司

针对电厂对电网的谐波干扰,本文提出了一个在PLL(Phase Locked Loop)有效的估计和消除电网谐波的方法。新方法运用负反馈的方法,以下垂控制和虚拟阻抗来估计各个不同的谐波分量。该方法采用先消除后滤波,然后通过分频控制来计算出电厂... 详细信息

针对电厂对电网的谐波干扰,本文提出了一个在PLL(Phase Locked Loop)有效的估计和消除电网谐波的方法。新方法运用负反馈的方法,以下垂控制和虚拟阻抗来估计各个不同的谐波分量。该方法采用先消除后滤波,然后通过分频控制来计算出电厂电压分量的相位差,得出来的数据通过dq坐标系的转换估计出电厂电压的谐波。随着越来越多的电厂增加到公用电网中,电网线电压中的谐波问题变得更加明显,它会导致:机电系统的电力生产的纹波.

关键词：关口电量电网电压间谐波估计方法分频控制

基于SSI理论的电力系统参数辨识与检测研究

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基于SSI理论的电力系统参数辨识与检测研究

作者：袁明哲东北电力大学

学位级别：硕士

本文将随机子空间辨识(Stochastic Subspace Identification, SSI)广泛的应用到电力系统中,在电力系统低频振荡的模式识别、谐波和间谐波参数检测以及介质损耗角检测等课题中得到了应用。其主要内容如下：将EMD (Empirical Mode Decomp... 详细信息

本文将随机子空间辨识(Stochastic Subspace Identification, SSI)广泛的应用到电力系统中,在电力系统低频振荡的模式识别、谐波和间谐波参数检测以及介质损耗角检测等课题中得到了应用。其主要内容如下：将EMD (Empirical Mode Decomposition)和SSI理论应用到识别电力系统低频振荡模态参数领域中。该方法直接根据端部量测数据识别出系统的低频振荡模态参数。在系统正常运行或者小扰动下可直接用SSI识别系统的弱阻尼模式、频率、阻尼和振型;在系统处于异常运行或者故障状态时,运用EMD对量测数据进行时空滤波和平稳化处理,由SSI辨识出相应的系统状态矩阵,经过模态分析.得出低频振荡的上述模态参数。通过对数值仿真信号、四机两区域白噪声干扰仿真信号以及东北电网大扰动的实例信号进行分析,可以得到低频振荡的振荡频率、阻尼比以及振型,辨识误差在1%以内,满足精度要求。将SSI理论与稳定图法应用于间谐波检测领域中。非线性电力装置的大量应用使电力系统的谐波污染问题日益突出。SSI法可以直接根据含有系统特征信息的端部量测数据检测出系统的参数,首先结合稳定图检测出间谐波分量的个数和模型阶次,然后用SSI算法直接对原始含噪信号精确检测出各间谐波分量的实际频率,如果信号的信噪比大于10dB,无须去噪,用最小二乘法(Least Squares, LS)对各间谐波分量的幅值进行精确检测。分别针对间谐波数值仿真信号、含噪调幅信号及电弧炉电流信号作间谐波分析,验证了该方法的可行性与有效性。将SSI-LS法应用到检测介质损耗角领域中。。介质损耗角大小是判断高压设备绝缘状况的有效参数之一,而准确的提取基波电压和电流信号是检测介损角的关键。该方法可以准确提取基波电压和电流分量,得到基波电压和电流的相位,从而实现介损角的准确检测。分别在计及介损角真实值、电压频率波动、3次谐波、直流分量、采样频率以及采样点数等状态变化时,对SSI-LS法的影响几乎为零;当白噪声高于25dB时,其计算精度满足要求。与谐波分析法进行比较分析,结果表明SSI-LS方法较优。通过对以上三个课题的数值仿真信号以及实例分析可以得到该方法抗噪声能力强、计算速度快、参数检测精度高以及受外界影响因素少,将为电力系统低频振荡、谐波和间谐波参数检测以及介质损耗因数检测等问题的研究提供了新的思路与方法。

关键词：电力系统低频振荡间谐波介质损耗角 SSI 稳定图经验模态分解