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电力系统谐波分析及程序开发

作　者: 芦晶晶
导　师: 吴中习；郭剑
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐波分析谐波潮流计算频率扫描电力牵引负荷 Prony 算法电力系统分析综合程序
分类号: TM769
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 5次
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内容摘要

近年来,随着电力电子技术的飞速发展和各种非线性设备的广泛应用,电力系统中的谐波源迅速增加,给电力系统及其用户的安全、经济运行带来了严重影响,电力系统中的谐波问题已受到世界范围内的普遍关注。电力系统中谐波的实际测量数据是谐波问题研究的主要依据。本文提出采用一种新的方法—Prony 法,对信号进行分析以提取各次分量的振荡频率、衰减、相角和幅值。仿真结果表明,本文所采用的Prony 方法是正确和有效的。对于一个较为复杂的电力系统,不可能完全通过实测了解全网的谐波分布,因此需建立系统谐波分析模型,对系统中的谐波分布进行计算。谐波分析已经成为电力系统分析的一个十分重要的方面,用以研究电力系统规划和运行中与谐波有关的各种问题。通过谐波分析计算可以确定系统中各部分电压和电流波形的畸变程度、判断系统是否处于谐波谐振状态以及如何采取措施减小系统谐振发生的可能性。本文针对谐波对电力系统的影响和谐波治理的现状,在当前研究水平的基础上,在PSASP 的数据平台上开发了电力系统谐波分析程序,其中包括谐波分析中的各种系统元件的建模、系统频率扫描、对称系统及不对称系统谐波潮流计算等分析功能。本文采用IEEE 谐波工作组提供的谐波测试算例IEEE-3 节点系统、IEEE-14 节点系统以及我国江苏省太仓电网多谐波源实际系统进行了具体计算,以上算例的计算结果均表明了该程序的正确性和实用性。

全文目录

第一章绪论  6-11
  1.1 谐波分析研究的意义和背景  6-7
  1.2 谐波分析的研究现状  7-9
  1.3 谐波分析主要商业软件包简介  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-11
第二章谐波的基本原理  11-21
  2.1 谐波的基本概念  11-14
    2.1.1 畸变波形的基本分析方法  11-12
    2.1.2 电力系统谐波的特性  12-14
  2.2 畸变波形的度量方法  14-16
  2.3 电容器与谐波  16-20
    2.3.1 谐振  16-17
    2.3.2 谐波阻抗的放大  17-18
    2.3.3 谐波电流的放大  18-20
  2.4 小结  20-21
第三章基于Prony 方法的信号频谱分析  21-29
  3.1 Prony 方法  21-25
  3.2 基于Prony 法的畸变波形分析  25-27
  3.3 小结  27-29
第四章谐波分析中的系统元件模型  29-49
  4.1 电力系统中的谐波源  29-31
    4.1.1 含半导体非线性元件的谐波源  29
    4.1.2 含电弧和铁磁非线性设备的谐波源  29-30
    4.1.3 谐波潮流计算中谐波源的模型  30-31
  4.2 系统中各元件的模型  31-38
    4.2.1 发电机  31
    4.2.2 输电线路和电缆  31-33
    4.2.3 变压器  33-34
    4.2.4 负荷  34-36
    4.2.5 滤波器  36-37
    4.2.6 高压电网的模拟  37-38
  4.3 电气铁道牵引负荷  38-47
    4.3.1 电气铁道牵引负荷概述  38-40
    4.3.2 电气铁道牵引系统输入供电系统的谐波和基波负序电流  40-46
    4.3.3 电气铁道牵引系统在程序中的模拟  46-47
  4.4 小结  47-49
第五章电力系统谐波分析计算  49-70
  5.1 频率扫描  50-54
    5.1.1 采用频率扫描计算验证谐波阻抗放大  52-53
    5.1.2 模型的选择对结果的影响  53-54
  5.2 谐波潮流计算  54-57
  5.3 不对称系统谐波潮流计算  57-61
  5.4 谐波分析程序流程图  61-62
  5.5 谐波分析程序的测试  62-64
    5.5.1 IEEE-3 节点系统  63
    5.5.2 IEEE-14 节点系统  63-64
  5.6 谐波潮流计算工程实例分析  64-69
  5.7 小结  69-70
第六章结论  70-71
附录A IEEE-14 节点系统单线图  71-72
附录B 太仓电网系统单线图  72-73
参考文献  73-75

电力系统谐波分析及程序开发

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