电力谐波检测系统的研究专业电气工程及自动化_开题报告

一、文献综述

（一）国内研究现状

     

电力系统谐波一出现就引起科学家和工程师们的关注。早在19世纪末，当交流电以一种新兴的动力形式出现时，人们就发现了电力电压、电流的波形畸变问题，并同时对波形畸变的原理及消除方法等开始研究。[1]本世纪20,30年代汞弧整流器在电力拖动、电化学、电冶金方面的推广使用，使得电力谐波的研究达到了第一个高潮。与此同时，有关电工理论、计算方法也发展起来。关于非正弦电流的一些特性问题，特别是非正弦波形下的功率因数、有功功率和无功功率的定义及计算作了大最的讨论。到50, 60年代由于高压直流输电技术的发展，对换流器谐波问题的研究有大量文章发表。[2]70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展及应用，谐波所造成的危害也日趋严重，世界各国都对谐波问题给予了充分关注，并定期召开有关谐波问题的学术讨论会。国际电工委员会(IEC)和国际电网会议都相继组成了专门的工作组，制定谐波标准。[3]近十几年间电力谐波的研究，己越过了电力系统的范畴，渗透到了电工理论、电网络理论、数字信号处理、计算机技术、电力电子学、系统仿真、控制理论与控制技术等其它领域，并己形成特有的理论体系分析研究方法、控制与治理技术、监测方法与技术、限制标准与管理制度。现在，谐波研究仍是一个非常活跃的领域。从1984年开始，每两年召开一次的电力系统国际谐波会议(ICHPS)为这个领域的国际交流提供了直接的渠道，正推动着谐波研究工作的深入开展。

关于谐波源的特性。电力系统高次谐波源在许多情况下可以当作电流源来处理，在谐波源特性方面尚有大量的问题需要研究，例如各种型号电铁机车运行时谐波含量及牵引供电臂谐波特性等。[4]

关于电力系统模型及其精度。变压器、电机、电容器、输电线路和线性负荷，都有精确的谐波数学模型，非线性负荷的谐波阻抗目前只有粗略的模型，更精确的模型尚在探讨中。电力系统谐波与供电系统关系非常密切。畸变波在电网中传播取决于电网参数，它可能使畸变受到抑制，也可使畸变放大。关于谐波电流和电压的分析计算。[5]大致分成线性分析、非线性频域分析和非线性时域仿真三种方法。显然，系统各个部分元件的数学模型直接影响到计算值的误差。目前对负荷的模型还研究得很不够，背景谐波对远离谐波源线路得影响也不可忽略，由于元件谐波阻抗的复杂性和谐波源的多样性和多变性，给谐波分析工作带来一定的困难。

（二）国外研究现状

    随着电子技术、计算机网络技术和通信技术的飞速发展，实现了基于不同通信网络、采用不同通信模式的自动抄表系统，但在实际应用中都存在着诸多问题。[6]自动抄表系统按通信介质的不同可分为有线和无线两种自动抄表系统，有线自动抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线自动抄表系统的推广和应用，而无线自动抄表系统采用先进的无线通信技术，实现集中抄表，相对于有线自动抄表系统有着先天的优势。

    采用RS485总线方式抄表和电力线载波抄表属于有线自动抄表，其中RS485总线方式抄表结构简单，[7]易于实现，但施工布线工作量大，线路易损坏，不易维护，最主要的是RS485总线节点数受限，不适于大规模的集中抄表;电力线载波抄表借用现有的电力线网络，节省了线路费用，但电力线通信环境复杂多变，载波信号易受干扰，抄表数据稳定性和可靠性很低，电力线载波抄表系统在市场上很少使用。

    采用GSM/GPRS技术的自动抄表系统属于无线自动抄表系统，[8]该系统使用电信服务商无线通信网络，覆盖范围广，能同时满足农村和城市的集中抄表，但GSM/GPRS技术需要支付网络接人费，另外GSM/GPRS系统的硬件成本较高，使GSM/GPRS无线自动抄表系统费用过高，不能被市场广泛接受。综合以上自动抄表系统的优缺点及存在的问题。

 

二、^范文提纲

1 电力系统谐波的相关理论

1.1 电力系统谐波的概念

1.2 电力系统谐波的性质

1.3 电力谐波产生的原因

2 电力系统谐波测量

2.1 采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波

2.2  基于傅立叶变换的谐波测量

2.2.1 利用加窗插值算法对快速傅立叶算法进行修正

2.2.2 修正理想采样频率法

2.2.3 利用数字式锁相器(DPLL)使信号频率和采样频率同步

2.3 基于瞬时无功功率的谐波测量

2.4 基于神经网络的谐波测量

3  数字信号处理理论及数字信号处理器

3.1 数字信号处理理论及其在电能检测中的应用

3.1.1数字信号处理及其发展

3.1.2数字信号处理在电能检测中的应用

3.2 数字信号处理器的发展及应用

3.2.1 DSP 的简介

3.2.2 DSP 的特点

3.2.3 DSP 系统的特点

3.2.4 DSP 在电测系统中的应用

结论

三、参考文献

[1]陶骏，刘正之.谐波及无功电流检测方法的研究[J]．电力系统自动化,200l

[2]粟时平,刘桂英.静止无功功率补偿技术[M].北京:中国电力出版社,2006

[3]王兆安，刘迸军．电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展[J]．电力电子技术,1997

[4] 罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及设备[M].北京:中国电力出版社, 2006

[5] Akagi H,Kanazauwa Y,Nahaes A.Instantaneous Reactive Power 

Compensators Comprising Switch Device without Energy Store Components [J].IEEE Trans.on Ind.Appl.1984

[6] 杨君，王兆安.三相电路谐波电流两种检测方法对比研究[J].电工技术学报, 1995

[7] 丁洪发,段献忠,何仰赞.同步检测法的改进及其在三相不对称无功补偿中的应用[J].中国电机工程学报, 2000

[8] 鲁庆，张建文,苏莉雅,等.对称分量法控制静止无功补偿装置设计[J].电力电容器,2007

[9]高大威，孙孝瑞．基于自适应线性神经元网络的三相畸变电流检测方法及实现[J]．中国电机工程学报,200l

[10]P．K.Dash，S．K Panda，B．Mishra，R．K.Jena．A new approach to monitoring electric power quality[J]．Electric Power Systems Research1998

[11]清源科技.TMS320LF240XDSP应用程序设计教程[M].北京:机械工业出版社，2003.7.

[12]张雄伟，陈亮，徐光辉.DSP集成开发与应用实例[M].北京:电子工业出版社，2002.6.

[13]何卫锋.基于DSP的三相电力谐波分析仪的研究[D].西安:西安交通大学，2013.1.

[14]谭浩强.C+十程序设计[M].北京:清华大学出版社，2014.

[15]周海波.电力网中谐波分析方法的研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学，2013.