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基于动态相量法的电压闪变检测及传播特性研究
作 者: 康健
导 师: 张培铭
学 校: 福州大学
专 业: 电机与电器
关键词: 电压闪变 传播系数 动态相量 感应电动机 频率特性 电弧炉
分类号: TM712
类 型: 博士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
随着电力系统冲击性负荷的急剧增加,某些电网的电压波动、闪变达到了非常严重的程度,进行闪变传播的相关研究,对于闪变限值的计算以及闪变污染源的定位、治理都具有重要的意义。鉴于闪变检测是闪变分析的基础,首先提出一种改进的闪变值检测算法。该算法可解决数字式闪变值检测中闪变频率较大时测量误差增大的问题。针对闪变在电网的传播问题,提出了基于动态相量法的电网闪变传播系数的计算方法。现有方法采用稳态电路或者稳态潮流的计算方法来描述闪变的传播规律,缺乏具有针对性的闪变传播规律的描述方法。本文首先应用动态相量法建立面向闪变研究的电力系统基本元件的动态相量模型,然后依据动态相量域的基尔霍夫电压电流定律建立起面向闪变研究的电网模型,并最终推导出简化的闪变传播规律。将上述电压闪变传播规律与已有的闪变传播计算方法相比较,分析表明:已有闪变传播计算方法在电网中各阻抗参数的相角接近的前提下具有较高精度,而本文提出的方法具有更一般性。为研究电动机负荷对闪变传播的影响,提出了面向闪变研究的三相感应电动机的动态相量模型。该模型的理论基础为三相感应电动机的电压方程、电磁转矩方程和基本运动方程。利用该模型推导了波动电源电压情况下,电动机电流的间谐波频率分量和转子机械角速度变动量;并以此为基础,深入研究了电动机负荷对闪变传播影响的频率特性。研究结果表明:电网中存在感应电动机的情况下,闪变传播具有明显的频率特性,此时的闪变传播系数与电压波动中的各闪变频率分量的组成有关;在绝大部分闪变频率下,感应电动机负荷对闪变具有抑制作用。为了分析电弧炉运行造成电压闪变的机理,提出了一种新的电弧炉动态模型。该模型是一种由多值伏安特性描述的电弧炉动态模型,可以体现弧长变化对伏安特性曲线的实际影响。最后,在此基础上深入进行了电弧炉闪变的影响因素分析。
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全文目录
摘要 2-3 Abstract 3-8 第一章 绪论 8-21 1.1 研究背景 8-16 1.1.1 电能质量问题概述 8-12 1.1.2 电压闪变的起因及相关限值 12-15 1.1.3 电压闪变的分析方法 15-16 1.2 国内外研究综述 16-19 1.2.1 电压闪变检测的研究现状 16-17 1.2.2 闪变传播的研究现状 17-18 1.2.3 电动机对闪变传播影响研究现状 18 1.2.4 电弧炉闪变研究现状 18-19 1.3 本论文的主要工作 19-21 第二章 动态相量法 21-30 2.1 传统相量与动态相量 21-26 2.1.1 传统相量 21-23 2.1.2 时变动态相量 23-24 2.1.3 动态相量特性 24-26 2.2 动态相量法在电力系统应用现状 26-27 2.3 动态相量法的典型应用 27-29 2.4 本章小结 29-30 第三章 数字式闪变检测的改进算法 30-44 3.1 闪变测量指标 30-33 3.2 现有闪变仪介绍 33-36 3.2.1 IEC闪变仪 33-35 3.2.2 数字式闪变检测算法 35-36 3.3 基于动态相量法的数字式闪变检测算法误差分析 36-40 3.3.1 电压RMS值的推导 36-37 3.3.2 动态相量法用于计算傅立叶变换结果 37-38 3.3.3 动态相量法计算结果正确性验算 38-40 3.4 数字式闪变检测改进算法的提出与校验 40-42 3.4.1 改进算法的提出 40-41 3.4.2 改进算法的测量结果 41 3.4.3 验算与对比分析 41-42 3.5 本章小结 42-44 第四章 闪变传播规律的研究 44-59 4.1 现有闪变传播计算方法 44-46 4.1.1 短路阻抗比法 44-45 4.1.2 类短路分析法 45-46 4.2 闪变传播研究对象的转换 46-47 4.3 面向闪变研究的电网模型 47-49 4.3.1 阻抗元件的动态相量模型 47-48 4.3.2 电压源的动态相量模型 48 4.3.3 节点电压波动量方程组 48-49 4.4 闪变传播规律的研究 49-51 4.5 闪变传播规律的校核 51-56 4.5.1 仿真校核 51-54 4.5.2 实例校核 54-56 4.6 与现有方法的对比分析 56-57 4.7 本章小结 57-59 第五章 电动机负荷对闪变传播的影响分析 59-76 5.1 感应电动机同步旋转坐标系的数学模型 59-60 5.2 面向闪变研究的三相感应电动机建模 60-63 5.2.1 感应电动机同步旋转坐标系的动态相量模型 60-62 5.2.2 感应电动机同步旋转坐标系电气量的计算 62 5.2.3 感应电动机三相静止坐标系电气量的计算 62-63 5.3 动态相量模型正确性校验 63-69 5.3.1 Matlab电动机测试模型 63-64 5.3.2 算例分析 64-67 5.3.3 计算结果列表 67-69 5.4 电动机参数对电动机电气量波动的影响 69-71 5.5 电动机对闪变传播的影响分析 71-74 5.5.1 电动机电压的计算 71-72 5.5.2 闪变传播系数的分析 72-74 5.6 本章小结 74-76 第六章 新型交流电弧炉动态模型建模与闪变分析 76-92 6.1 电弧炉运行特点及其闪变影响 76-78 6.2 已有的电弧炉模型 78-81 6.2.1 电弧炉动态伏安特性曲线模型 78-79 6.2.2 电弧炉混沌模型 79-80 6.2.3 电弧能量守恒原则模型 80-81 6.3 新型电弧炉建模 81-83 6.3.1 弧长变动对伏安特性的影响 81-82 6.3.2 基于r2与点弧电压调制的电弧炉动态模型 82-83 6.4 电弧炉Matlab仿真 83-88 6.4.1 电弧炉仿真模型 83-85 6.4.2 电弧炉动态仿真与波形分析 85-88 6.5 电弧炉闪变测量与影响因素分析 88-91 6.5.1 电弧炉闪变的检测 88-89 6.5.2 电弧炉闪变影响因素分析 89-91 6.6 本章小结 91-92 结论 92-94 参考文献 94-99 致谢 99-100 个人简历 100-101 攻读博士学位期间完成的学术论文及研究工作 101
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 电力系统稳定
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