电压暂降源识别研究开题报告

燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：电压暂降源识别研究学院（系）：燕山大学里仁学院电气工程系年级专业：电力系统及自动化11-5班学生姓名：王皓指导教师：董海艳完成日期：2015.3.17一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、国内外研究动态 电气与电子工程师协会（LGGG）将电压暂降定义为在系统频率时供电电压有效值瞬时减小到额定值的10%90%，其持续时间一般为0.530个工频周波。电压暂降是目前最严重的电能质量问题之一，近年来电力电子设备和微处理器设备在工业生产中广泛应用，而这些设备对暂降特别敏感，导致设备损坏与误动作，电压暂降也因此给这些敏感工业用户带来了巨大的经济损失，引起了国内外电工领域的广泛关注。 电压暂降源识别的目的是找出引起电压暂降的原因类别。而电压暂降源的定位是确定引起电压暂降的扰动源位于监测装置的上游或下游方向，从而界定供用电双方的责任，电压暂降源定位对事故诊断、补偿以及责任认定十分必要。 80 年代以来，对电压暂降问题的研究主要是在欧美等一些国家，集中在电压暂降的检测、起因分析和对电机运行性能的影响上。IEEE 和 IEC 等组织一直在努力编写包括电压暂降问题在内的电能质量的相关标准。现有的包含电压暂降的标准有 IEEE Std 1159-1995、IEEE Std 1346-1998、IEC 61000-4-11 等。近几年，电压暂降也引起了我国不少研究机构的关注，主要研究内容包括事件检测、暂降域分析以及补偿装置的研发。我国提及暂降的标准目前有 GB/Z 18039.7-2011。目前，电压暂降的检测已有较为丰富的成果。最初利用有效值、峰值、基波来检测，现在卡尔曼滤波、分形、dq 变换、短时傅里叶变换、小波变换等方法被用来检测分析包括电压暂降在内的电能质量问题。有关电压暂降问题的研究，前期的大部分焦点都在于将电容器投切、电压暂降等电能质量扰动进行识别分类。同时，有关缓解电压暂降的策略也被提了出来。目前广泛采用的缓解电压暂降的方法是在供电系统与用电设备的接口处安装附加设备。解决电压暂降问题的根本途径是动态补偿技术。目前已经研制出用于解决配电网电压暂降问题的动态电能质量调节装置有：不间断电源(UPS)、静止同步补偿器(DSTATCOM)、动态电压调节器(DVR)和超导储能系统(SMES)。可通过改变已有设备的参数、改变设备的连接方式和上述缓解措施来达到治理电压暂降的目的。2、选题的依据和意义 电能作为一种特殊的商品走进市场也是讲求质量的。用电设备能否正常工作和供电电源质量有很大关系。因此在电力供应的开始，电能质量就引起了人们的重视，电能质量作为一个概念被提出。现代电力系统中，电源类型、电网结构、负荷构成发生着深刻的变化，加之敏感性电气设备的不断增加，这对供电质量提出了更高的要求，电能质量问题6在国内外受到了广泛关注。近些年来，随着社会经济的日益发展，暂态电能质量问题逐渐显现出来。人们对电能质量的关注已经不仅仅停留在电压、频率和波形等各项指标上，还包括各种暂态扰动。如电压暂降、电压暂升、电压中断，瞬时脉冲、振荡等都属于暂态电能质量问题。电压暂降是一种电磁扰动现象，在暂态电能质量问题中尤为突出。电压暂降(voltage sag)，也称电压跌落、电压凹陷或电压骤降，指在短时间内，通常典型持续时间为 0.530 周波，供电电压的均方根值突然降落到额定电压幅值的90%10%的一种现象7。暂降期间系统频率仍为标称值。美国电气与电子工程师协会(IEEE)推荐标准(IEEE Std.11591992)中将电压暂降定义为工频电压的有效值下降到额定值的 90%10%，持续时间 10ms1min。国际电工委员会(IEC)则将暂降幅值规定为跌落到额定值的 90%1%。电压暂降是系统中常见的电能质量问题，短路故障、大容量异步电动机启动和变压器投运都会引起电压暂降。近年来，电力电子设备和微处理器设备在工业生产中广泛应用，这些设备对暂降特别敏感，导致设备损坏与误动作，造成很大经济损失。 对于电力部门来说，由电压暂降引发的用户损失增多，从而造成的经济纠纷增多。电压暂降源的定位问题，对于电能质量故障检测诊断、经济责任的区分、赔付和缓和措施的制定是十分必要的。 随着现代电力电子设备、冲击性与非线性负荷的不断增加，暂态电能质量问题逐渐引起了电力部门和广大用户的关注。电压暂降是最常见的一种暂态电能质量问题。不同扰动源引起的电压暂降持续时间与暂降程度不同，对用户造成的影响也不同，对应的补偿措施也应该不同；因此，准确的电压暂降源识别对于明确电能质量责任方和改善电能质量具有重要意义。 图1详细叙述电压暂降源的识别和定位，M代表电能质量检测装置。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题1、本课题研究的基本内容如下： （1）了解电压暂降扰动的三种主要形成原因及各自的暂降特征；（2）了解电压暂降扰动识别的现状及识别原理；（3）学习MATLAB软件，并搭建电动机启动、短路故障、变压器励磁三种电压暂降模型；（4）应用小波理论或其他方法进行扰动原因识别。2、拟解决的主要问题：（1）电压暂降扰动三种不同的形成原因以及各自特征；（2）学习MATLAB软件，搭建电动机启动、短路故障、变压器励磁电压暂降模型。二、 研究步骤、方法及措施1、研究步骤（1）查阅相关文献及基础书籍，了解电压暂降源识别的意义及研究现状。（2）对之前的研究方法进行分析比较11-17，选取研究方法。（3）学习MATLAB软件。（4）利用MATLAB搭建模型进行仿真验证。（5）整理论文思路和仿真结果，总结结论并撰写论文，准备答辩。2、方法及措施 分析不同暂降干扰源产生的暂降现象，从暂降幅值、是否在电压暂降同时发生了暂升、暂降期间电压的变化特点及三相电压是否平衡等方面总结了不同暂降源的特征。考虑到目前我国电能质量监测系统中一些监测仪器在一定条件下只能提供部分周期的有效值数据的情况，提出了一种适用于现有监测仪器的方法，仅进行电压有效值计算，根据不同电压暂降引起的暂降幅值大小、暂降结束时是否产生电压跳变(或对电压暂降过程中电压变化趋势进行分析比较)、三相电压是否平衡以及是否发生电压暂升等方面情况的不同，提取相应的特征量，实现了对线路故障、变压器投切和大容量感应电动机启动所引起电压暂降的分类。 通过对不同电压暂降源引起的暂降幅值特性的分析，提出了一种仅进行电压有效值计算即可对暂降源进行区分的方法。四、研究工作进度第一周：收到任务书，了解题目意思和要完成的主要内容。第二周：查阅文献，熟悉选题的相关知识。第三周：确定论文研究方法，撰写开题报告和文献综述。第四周：修改开题报告和文献综述，准备开题答辩。第五到第八周：详细学习与选题有关的必要知识，开始设计工作。第九到第十二周：完成基本内容的第三项工作。第十三到第十六周：完成基本内容的第四项工作。第十七到第十八周：撰写毕业论文，准备答辩。五、主要参考文献1 Styvaktakis E，Bollen M H J，Irene Y HClassification of power system events：voltage dipsCHarmonics and Quality of Power， Sweden，20002 S. Santoso, E. J. Powers, W. M. Grady et al. Power quality disturbance waveform recognition using wavelet-based neural classifierPart 2: ApplicationJ. IEEE Trans. on Power Delivery,2000, 15(1)：229-235.3 Mahmood W N W ， Mukerjee R N ， Ramachandaramurthy V KIdentification of voltage sag origin in a measurement deficient power networkCNational Power and Energy Conference，Bangi， Malaysia，20034 ZHANG Kai ， GUAN Gen-zhi ， ZHANG Hai-long. Location for disturbance source based on wavelet ransformand instantaneous powerJ. High Voltage Engineering，2008，34（3）：375-775. 5 Ashok Kumar Pradhan, Aurobinda Routray. Applying distance relay for voltage sag source detectionJ. IEEE Trans on Power Develivery，2005，20（1）：529-531. 6 Li C，Tayjasanant T，Xu W, et al. Method for voltage-sag-source detection by investigating slope of the system trajectoryJ. IEE Proc-Gener, Transm, and Distrib， 2003， 150（3）. 7Parsons A C，Grady W M，Powers E J，et al. A direction finder for power quality disturbances based upon disturbance power and energyJ. IEEE Trans on Power Delivery，2000，15（3），1081-1086. 8 McGranaghan M ， Roettger B Economic evaluation of power qualityJIEEE Power Engineering Review，2002，22(2)：8-12 9Bollen M J HVoltage sags in three-phase systemsJIEEE Power Engineering Review，2001，21(9)：8-1110Chen Wei，Hao Xiaohong，Lin JieA method of voltage sag interference source identification in distribution system wavelet and neural networkJJournal of Gansu Sciences，2007，19(4)：104-107(in Chinese)11 吕干云，孙维蒙，汪晓东等. 电力系统电压暂将源定位方法综述J. 电力系统保护与控制，2010，38(27)：241-244.12 IEEE Std. 1159-1995. Recommended practice for monitoring electric power qualityS. 1995：16-18.13Zhang Wentao，Wang ChengshanRecognition and locating of wavelet entropy based capacitor switching disturbances JAutomation of Electric Power Systems，2007，31(7)：71-7414 肖湘宁电能质量分析与控制M北京：中国电力出版社，2006： 124-15415 Ashok Kumar Pradhan, Aurobinda Routray. Applying distance relay for voltage sag source detectionJ