（电力系统及其自动化专业论文）基于改进s变换的电能质量优动的研究.pdf

at h e s isf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ri np o w e rs y s t e ma n da u t o m a t i o n r e s e a r c ho np o w e r q u a l i t yd i s t u r b a n c eb a s e d o n i m p r o v e ds - t r a n s f o r m b yj e f f e r st e a r g u nh e p t o l s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n g s h i n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 9 k 本人声明 研究成果除加 研究成果，也 的同志对本研 的谢意。 本学位论 文的规定：即 磁盘，允许论 或部分内容编 作者和导 半年口 学位论文作者 签字日期：锄 i m a s t e rt h e s i so f n e ua b s t r a c t a bs t r a c t t h eg r o w i n gi n t e r e s ti np o w e rq u a l i t ya n a l y s i s ( p q a ) i nr e c e n ty e a r sh a sb r o u g h tal o t o ft r e m e n d o u sc h a n g e st ot h es u p p l yo fe l e c t r i c a le n e r g y m a n ym e t h o d sh a v eb e e nd e v e l o p e d t oa n a l y z ep qt oi m p r o v et h eq u a l i t yf o rs t a b l ea n de f f i c i e n c y t h es - t r a n s f o r m ( s t ) i nt h e t i m ef r e q u e n c yd i s t r i b u t i o nw a sd e v e l o p e di n19 9 4f o ra n a l y z i n gg e o p h y s i c sd a t a t h es t r a n s f o r mi sag e n e r a l i z a t i o no ft h es h o n t i m ef o u r i e rt r a n s f o r m ( s t f t ) ，e x t e n d i n gt h e c o n t i n u o u sw a v e l e tt r a n s f o r ma n do v e r c o m i n gs o m eo fi t sd i s a d v a n t a g e s t h i sp a p e rp r o p o s e si m p r o v e ds - t r a n s f o r m ( i s t ) t od e t e c ta n dc l a s s i f yp o w e rq u a l i t y ( p q ) d i s t u r b a n c e sw i t ht i m e - d o m a i na n a l y s i s t oe n h a n c et h ea n a l y t i cp o w e ro fs - t r a n s f o r m i nd i f f e r e n tn o n - s t a t i o n a r ys i g n a lp r o c e s s i n g ，i s ti sa c h i e v e db ya d d i n ga na d j u s t a b l ef a c t o rt o t h eg a u s s i a nw i n d o wf u n c t i o no ft h en o r m a ls - t r a n s f o r m t h ea d j u s t e df a c t o rc h a n g e st h e v e l o c i t yi nw h i c ht h ew i d t ho ft h ew i n d o wf u n c t i o nv a r i e si n v e r s e l yw i t ht h ef r e q u e n c y i s t p o s s e s s e sa na d j u s t a b l et i m e f r e q u e n c yr e s o l u t i o na n dh i g h e rp r a c t i c a b i l i t ya n da d a p t a b i l i t y t h a ns ti nt h ea c t u a la p p l i c a t i o n i s ta n a l y s i sp e r f o r m e do nt h ep qd i s t u r b a n c es i g n a l sc a n i d e n t i f yt h em a g n i t u d ea n dd u r m i o no ft h ed i s t u r b a n c e s t h ec o m p a r i s o nb e t w e e n t h e w a v e l e t t r a n s f o r m b a s e dm e t h o da n dt h ei m p r o v e ds - t r a n s f o r m b a s e dm e t h o df o rp o w e r q u a l i t yd i s t u r b a n c er e c o g n i t i o n i sa l s op r o v i d e d f o rt h ec l a s s i f i c a t i o no fp o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e ，t h es u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ( s v m ) i sa p p l i e d t h ed i s t u r b a n c eq u a l i t i e sw e r ec a t e g o r i z e di n t os i xg r o u p sk n o w na ss v m1 ，s v m 2 ， s v m 3 ，s v m 4 ，s v m 5a n ds v m 6d e p e n d i n go nt h ea m p l i t u d eo ft h ed i s t u r b a n c e s t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e dm e t h o di se f f e c t i v ea n di m m u n ea g a i n s t n o i s e t h ep r o p o s e dm e t h o di sf e a s i b l ea n dp r o m i s i n gf o rr e a la p p l i c a t i o n s k e y w o r d s ：s - t r a n s f o r m ；w a v e l e t ；p o w e rq u a l i t y ；v o l t a g ed i s t u r b a n c e ；s v m ；c l a s s i f i c a t i o n t r e e 一i i m a s t e rt h e s i so fn e u a b s t r a c t t 。 、 m a s t e rt h e s i so f n e ut a b l eo fc o n t e n t 乃6 l eo fc o n t e n t 独创性声明i a b s t r a c t i i 广 c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 2e l e c t r i cp o w e rs y s t e m 2 1 3d e v e l o p m e n to fp qa n a l y s i sa td o m e s t i ca n da b r o a d 3 1 4r e s e a r c hc o n t e n ta n do r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r e 4 c h a p t e r2p o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e 7 2 1d e f i n i t i o no f p o w e rq u a l i t y 7 2 2p o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e 8 2 2 1e l e c t r i ct r a n s i e n t 1 ( ) 2 2 2l o n g d u r a t i o nv o l t a g ev a r i a t i o n s 一13 2 2 3s h o r t - d u r a t i o nv o l t a g ev a r i a t i o n s 13 2 3m e t h o d sf o rp o w e rq u a l i t ya n a l y s i s 2 1 2 4c o n c l u s i o n 2 5 c h a p t e r3 d e t e c t i o no fp q d i s t u r b a n c e 2 7 3 1f u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo fi s t 2 7 3 1 1o n ed i m e n s i o n a lc o n t i n u o u ss y r a n s f 0 1 t n 一2 7 3 1 2o n ed i m e n s i o n a ld i s c r e t es - t r a n s f o r m 2 8 3 2i m p r o v e dst r a n s f o r m ( i s t ) 3 0 3 3i m p r o v e ds ta n a l y s i sf o rp qe v e n t s 3 1 ：；4s i m u l a t i o na n a l y s i sr e s u l t 3 6 3 5c o n c l u s i o n 3 9 c h a p t e r4 c l a s s i f i c a t i o no fp qd i s t u r b a n c e 4 1 4 1c l a s s i f i c a t i o no f p o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e 一4 1 4 2s u p p o r tv e c t o rm a c h i n e 4 2 4 3f e a t u r ee x t r a c t i o no fd i s t u r b a n c e 4 7 4 3 1c o n s t r u c t i o no fs v mc l a s s i f i c a t i o n 4 7 4 3 2s i xf e a t u r e so fd i s t u r b a n c e 4 8 i i i m a s t e rt h e s i so f n e u 历6 l eo fc o n t e n t 4 3 3c h a r to fd i s t u r b a n c ec l a s s i f i c a t i o n 4 9 4 41 i e s ta n dr e s u l t 5 0 4 5c o n c l u s i o n 5l c h a p t e r5c o n c l u s i o n 5 3 1 ；1t h es u m m a r yw o r ko f t h i sp a p e r 5 3 5 2f u t u r ew o r kp r o s p e c t 5 4 r e f e r e n c e s 5 5 a c k n o w l e d g e m e n t 5 9 t h e s i sp u b l i c a t i o nd u r i n gm a s t e rs t u d y 6 1 i v k m a s t e rt h e s i so fn e ui n t r o d u c t i o n c h a p t e r1i n t r o d u c t io n 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d t h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i c i t yi nt h en i n e t e e n t hc e n t u r ys a wan e w , p r o m i s i n ga n df a s t g r o w i n ga c t i v i t y s i n c e t h a tt i m e ，e l e c t r i c p o w e r sn e t w o r k sh a v eu n d e r g o n ei m m e r s e t r a n s f o r m a t i o n ( h i n g o r a n ia n dg y u g y i ，2 0 0 0 ；k u n d u r , 19 9 4 ) t h ee l e c t r i c a le n e r g yb r o u g h t e n o r m o u sc h a n g e sa n dd e v e l o p m e n tf o rt h ep e o p l e sl i v e sa n ds e e nt r e m e n d o u se c o n o m i c g r o w t hi nm a n yn a t i o n s o w i n gt o t h er e l a t i v e s a f e t y a n d c l e a n l i n e s s o fe l e c t r i c i t y , i tq u i c k l yb e c a m e e s t a b l i s h e da sam e a n so fd e l i v e r i n gl i g h t ，h e a ta n dm o t i v ep o w e r n o w a d a y s ，i ti sc l o s e l y l i n k e dt op r i m a r ya c t i v i t i e ss u c ha si n d u s t r i a lp r o d u c t i o n ，t r a n s p o r t ，c o m m u n i c a t i o na n d a g r i c u l t u r e p o p u l a t i o ng r o w t h ，t e c h n o l o g yi n n o v a t i o na n dh i g h e rc a p i t a lg a i n sa r ej u s taf e w o ft h ef a c t o r st h a th a v em a i n t a i n e dt h em o m e n t u mo ft h ep o w e ri n d u s t r y i r 1 1 a ni d e a le l e c t r i c a lp o w e rs y s t e ms h o u l db et h ec o n s t a n tf r e q u e n c ya n dt h es i n u s o i d a l w a v e f o r m a c c o r d i n gt o t h es t i p u l a t i o nv o l t a g el e v e lt ot h eu s e rp o w e rs u p p l y 【2 - 3 】b u ti n a c t u a ls i t u a t i o n ，b e c a u s et h ee l e c t r i c a le n e r g yr e c e i v e sm a n yk i n d so fd i s t u r b i n gf a c t o r si nt h e t r a n s p o r t a t i o np r o c e s s ，t h ee f f e c to ft h ef a c t o r sw i l ld e v i a t et h es i n u s o i d a lw a v e f o r mt oc a u s e d i s t o r t i o nt ot h ep o w e rq u a l i t y t h i sw i l li nf a c tg i v ei n c o n v e n i e n c et ot h el o a d so ft h ee n d u s e r s t h e r ea r em a n yr e l a t e dp o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e st h a tm a k et h ep o w e rq u a l i t yb e i n g s u p p l i e dt oe n du s e r sw o r s e nd a yb yd a y t h eq u a l i t yo ft h ee l e c t r i c a le n e r g yi sn o tb e i n g d e c i d e db yt h ee l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n ，n e i t h e rt h ee l e c t r i ct r a n s m i s s i o nn o rt h ep o w e rs u p p l y s y s t e mi t s e l f ；h o w e v e ri th a sb e e nd u et ot h em o d e mi n d u s t r i a l i z a t i o na n dr a p i d l ye x p a n s i o n o ft h ee n e r g ys e c t o r n l ee l e c t r i c a le n e r g yq u a l i t y sd r o ph a sb r o u g h tt h es e r i o u sh a r mf o rt h e e l e c t r i c a lp o w e rs y s t e ma n dt h el o a d s t h eh a r m o n i cw a v ei sa ni n t e g r a lp a r to fp o w e rq u a l i t ys y s t e m t h i sr e s e a r c hm a i n l y f o c u s e so nt h eh a r m o n i cs t a t e sa n dr e l a t e ds t a b l es t a t e so fp o w e rq u a l i t yp r o b l e m s ，p o w e r v o l t a g ea n dc u r r e n tq u a l i t yp r o b l e m si n c l u d i n gs w e l l ，s a gt r a n s i e n t sa n ds oo n f o ri n s t a n c e ， p o w e re l e c t r o n i ce q u i p m e n t sa n dm a c h i n e r i e si n t h ei n d u s t r i a la r e a st a k et h eh a r m o n i c i n t e r f e r e n c ef o ra n a l y z i n gt h eq u a l i t yd i s t u r b a n c e s 【4 - 9 】 i nr e c e n ty e a r s ，p o w e rq u a l i t y ( p q ) a s s e s s m e n ta n di m p r o v e m e n th a sb e e na t t r a c t i n ga g r o w i n ga m o u n to fa t t e n t i o n ，a st h es t a n d a r do fl i v i n gi n c r e a s e s ，a n da sar e s u l to ft h eg r o w i n g 1 m a s t e rt h e s i so fn e u i n t r o d u c t i o n d e p e n d e n c yo nar e l i a b l ea n dc o n t i n u o u ss u p p l yo fe l e c t r i c i t y 【10 1 t h ec o s to fd a m a g e sc a u s e d b yp qe v e n t sh a sb e c o m es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a ni nt h ep a s t ，b e c a u s eo ft h ei n c r e a s e du s a g e o fe l e c t r o n i ce q u i p m e n ti nt h ei n d u s t r i a la n dc o m m e r c i a ls e c t o r si ll - 1 2 t h e r e f o r et h i sr e s e a r c h a i m st om o d i f yt h ec o n t i n u o u sw a v e l e tf u n c t i o nb a s e do ns - t r a n s f o r mt oi m p r o v et h ep o w e r q u a l i t ya n a l y s i s t h em o d i f i e df u n c t i o ni sc a l l e di m p r o v e ds - t r a n s f o r m 1 2e l e c t r i cp o w e rs y s t e m i th a sn o tb e e ne a s yf o rt h ep o w e ri n d u s t r yt or e a c hi tp r e s e n ts t a t u s t h r o u g ho u ti t s d e v e l o p m e n ti n n u m e r a b l et e c h n i c a la n de c o n o m i cp r o b l e m sh a v eb e e no v e r c o m e ，e n a b l i n g t h es u p p l y i n d u s t r yt o m e e tt h ee v e ri n c r e a s i n gd e m a n df o re n e r g yw i t h e l e c t r i c i t y a t c o m p e t i t i v ep r i c e s t h eg e n e r a t o r , t h ei n c a n d e s c e n tl a m pa n dt h ei n d u s t r i a lm o t o rw e r et h e b a s i sf o rt h es u c c e s so ft h ee a r l i e s ts c h e m e s s o o n ，t h et r a n s f o r m e rp r o v i d e dam e a n sf o r i m p r o v e de f f i c i e n c yo fd i s t r i b u t i o ns ot h a tg e n e r a t i o na n dt r a n s m i s s i o no fa l t e m a t i n gc u r r e n t o v e rc o n s i d e r a b l ed i s t a n c e sp r o v i d e dam a j o rs o u r c eo fp o w e ri ni n d u s t r ya n da l s oi nd o m e s t i c a p p l i c a t i o n s f o rm a n yd e c a d e s ，t h et r e n di ne l e c t r i c p o w e rp r o d u c t i o nh a sb e e nt o w a r d sa n i n t e r c o n n e c t e dn e t w o r ko ft r a n s m i s s i o nl i n e sl i n k i n gg e n e r a t o r sa n dl o a d si n t ol a r g ei n t e g r a t e d s y s t e m s ，s o m eo fw h i c hs p a n e n t i r ec o n t i n e n t s t h em a i nm o t i v a t i o nh a sb e e nt ot a k e a d v a n t a g eo fl o a dd i v e r s i t y , e n a b l i n gab e t t e ru t i l i z a t i o no fp r i m a r ye n e r g yr e s o u r c e s t h ee l e c t r i cp o w e ri sg e n e r a t e di nl a r g ep o w e rs t a t i o n sa tar e l a t i v e l ys m a l ln u m b e ro f l o c a t i o n s t h i sp o w e ri st h e nt r a n s m i t t e da n dd i s t r i b u t e dt ot h ee n du s e r s t y p i c a l l ys i m p l y r e f e r r e dt oa s “l o a d s ”t h et r a n s m i s s i o no fe l e c t r i c i t yi n v o l v e st h et r a n s m i s s i o nn e t w o r k st o s h a r er e s o u r c ei n c l u d i n gs u b s t a t i o n si no r d e rt ot r a n s m i tt h ee l e c t r i c i t ys u p p l yt od i s t r i b u t e e l e c t r i c a le n e r g yt ov a r i o u sl o a d s d i s t r i b u t i o nn e t w o r k st r a n s p o r tt h ee l e c t r i c a le n e r g yf r o m t h et r a n s m i s s i o ns u b s t a t i o n st ot h ev a r i o u sl o a d s d i s t r i b u t i o nn e t w o r k sa r et y p i c a l l yr a d i a l l y o p e r a t e da n dt r a n s p o r tp o w e rf r o mt h et r a n s m i s s i o ns u b s t a t i o n st ot h ee n du s e r s t h eo v e r a l l s t r u c t u r eo ft h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e mi sa ss h o w ni nf i g 1 0 t h eg e n e r a t i o no ft h ee l e c t r i c i t yi st h ef u n d a m e n t a lg r o u n d w o r kt os o u r c et h es u p p l yo f t h ee l e c t r i c a le n e r g yt ot h el o a d s t h e r ea r em a n yw a y se l e c t r i c i t yc a nb eg e n e r a t e d t h em o s t c o m m o nw a yf o u n di nm a n yc o u n t r i e si st h eh y d r op o w e rs y s t e m w i t ht h ei n c r e a s eo f t e c h n o l o g y , t h en u c l e a rp o w e rp l a n t t h ew i n dp o w e rs t a t i o na n ds e aw a v ep o w e rs t a t i o n s h a v eb e e na d o p t e di nf e wc o u n t r i e st og e n e r a t ee l e c t r i c i t y t h e s eg e n e r a t i o n so fe l e c t r i c i t yi s t h e nt r a n s m i t t e dt h r o u g ht h es u b s t a t i o n sa n dp o w e rl i n e st od i s t r i b u t et ot h ee n du s e r so r l o a d s h i g h e rd e m a n d so nr e l i a b i l i t ya n dq u a l i t ym e a nt h a tt h ee l e c t r i cd i s t r i b u t o rh a st o 2 - ， m a s t e rt h e s i so fn e ui n t r o d u c t i o n l i s t e nm u c hc l o s e rt ot h ed e m a n d so fi n d i v i d u a lc u s t o m e r s f o rt h ee n du s e r st oe n j o yu s i n g t h ee l e c t r i c i t ys u p p l i e d ，t h ee l e c t r i c a le n e r g yd i s t r i b u t e dm u s tb es t a b l ea n dr e l i a b l e f i g 1 0c l a s s i c a ls t r u c t u r eo fp o w e rs y s t e m t od ot h i s ，t h es t u d i e sh a v e b e e ni n c r e a s i n g l yc a r r i e do u tb ym a n ye l e c t r i c a lc o m p a n i e s a n de n g i n e e r st om o n i t o rp o w e rq u a l i t i e sa n da n a l y z et h e mt oi m p r o v et h ep o w e r q u a l i t i e st o p r o v i d es a t i s f a c t o r i l ys e r v i c e st ot h ee n d u s e r s 1 3d e v e l o p m e n to fp q a n a l y s i sa td o m e s t i ca n da b r o a d e l e c t r i cp o w e rq u a l i t y ( p q ) h a sb e e nat o p i co fc o n s i d e r a t i o nf o rt h el a s tt w od e c a d e s ， a n dh a s r e c e n t l ya c q u i r e d i n t e n s i f i e di n t e r e s td u et ot h ew i d e s p r e a d u s eo f m i c r o p r o c e s s o r - b a s e dd e v i c e sa n dc o n t r o l l e r si n al a r g en u m b e ro fc o m p l i c a t e di n d u s t r i a l p r o c e s s e sa th o m ea n da b r o a d t h ep r o l i f e r a t i o no fc o m p u t e rn e t w o r k si nm a n yb u s i n e s sa n d c o m m e r c i a ls y s t e m si sa n o t h e rc o n t r i b u t o rt ot h eg r e a ti n t e r e s ti np o w e r q u a l i t y t h ed e r e g u l a t i o no ft h ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r ya n dt h eo p e n i n go fc o m p e t i t i v ep o w e r m a r k e t s ，w h i c hi sb e c o m i n gar e a l i t yi ne n e r g ys e c t o r sa c r o s st h eg l o b e ，h a v es t r e s s e dt h e n e e df o rh i g hq u a l i t yo fp o w e r i nt h en e wd e r e g u l a t e de n v i r o n m e n tc u s t o m e r sw i l ld e m a n d h i g h e rl e v e l so fp o w e rq u a l i t y t oe n s u r et h ep r o p e ra n dc o n t i n u e do p e r a t i o no fs e n s i t i v e e q u i p m e n ta n dp r o c e s s e s t o d a yt h e r ei saw i d ea p p l i c a t i o no fd i f f e r e n te l e c t r o n i ca p p a r a t u st h a tb o t hp r o d u c e e l e c t r o m a g n e t i cd i s t u r b a n c e so nt h es u p p l yp o w e rs y s t e ma n da r es e n s i t i v et ot h e m p o w e r d i s t u r b a n c e sp r e s e n to nt y p i c a le l e c t r i cu t i l i t yd i s t r i b u t i o ns y s t e m sd e g r a d ep r o d u c tq u a l i t y ， i n c r e a s ep r o c e s sd o w n t i m e ，a n dd i s s a t i s f yc o m m e r c i a lc u s t o m e r s f o rt h e s er e a s o n s ，t h e m o n i t o r i n go f t h eq u a l i t yo ft h es u p p l yn e t w o r k sh a sb e c o m ea ni s s u eo fi n t e r n a t i o n a li n t e r e s t s o m eo ft h ed e v e l o p m e n t so fp o w e rq u a l i t ya n a l y s i st h a ts