电力系统故障实时录波通信系统设计与实现毕业论文

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1、电力系统故障实时录波通信系统设计与实现毕业论文59第1章绪论1.1课题背景电力供应是现代社会赖以生存的重要支柱。在我国电力工业蓬勃发展、电力负荷急剧增长的同时，电能质量成为了发、供、用电部门十分关注并且可以完善的重要指标。在过去，电能质量通常是指供电可靠性、稳定性以及供电电压的幅值、频率等参量与规定值的偏差。而近年来，非线性和冲击性负荷的使用也在不断地增长，这些负荷对供电系统的电能质量造成了严重的破坏，使电力系统面对了空前广泛的谐波、闪变、不对称等污染，电能质量问题日益突出，引起了供电部门和广大电力用户的普遍重视。据国际

2、会议报告介绍，在一些发达国家每年由于电能质量下降所引起的经济损失高达数百亿美元。劣质电能引发的电网大面积停电，造成用户生产力下降，其社会影响和经济损失是相当严重的。另一方面，随着高新技术、尤其是信息技术的发展，众多基于计算机、微处理器、电力电子装置控制或管理的现代化工业与民用用电设备，对电能质量更加敏感，因此电力用户对电能质量的要求在不断提高。人们开始认识到，电力系统运行和工业生产过程对电能质量的要求在逐步的扩大和深化，提高电能质量已成为保证供用电系统安全稳定运行的基本要求。行业方面，近年来随着电力行业的深化改革，发电与

3、输配电体制分离，电能按质按量论价、电力网逐步实行商业化运营与市场交易也已经是大势所趋。这些变化大大推动了电能质量标准化的进程和对供电质量的监督和管理。尽管在现代电能质量的一些定义和解释上还有待深入探讨，在电能质量问题的起因上仍然存在分歧，但供电部门和电力用户对电能质量的关心程度却与日俱增。深入理解现代电力质量问题，把提高电能质量与增强竞争意识、电力市场占有率联系起来，从技术、经济和运行管理等方面加大力度，保证优质供电、以最小程度的减少对先导工业企业和重要电力用户的影响，既是电力用户的需求和电力系统运行给我们提出的新任务，

4、也是信息时代给我们提出的新挑战。应该说，当代电力系统的发展赋予了电能质量新的内涵和意义。因此根据当代电力系统的特点，对出现的各种电能质量现象进行分类整理和研究，不断探索各种电能质量监测手段，对尚待认识的电磁干扰问题深入分析，成为了近十年来电力科技工作者的重要任务。1.2国内外研究现状与发展趋势目前国内外关于电能质量问题的研究主要面向两大方面：一是电力系统故障的分析方法，二是电力系统故障的监测手段。59在电力系统故障的分析方法方面，人们关心的电能质量己经不仅仅是早些时候的供电电压和频率两个指标，而是另外增加了电力谐波、电压

5、波动与闪变，电压瞬变、三相不平衡等一系列指标。分析采样电压或电流波形对电力质量提供了定量的描述。例如，分析谐波分量和它的相关谱，定位干扰开始和结束的点，与不同系统故障时导致干扰的一组数据。目前的研究表明很多数字信号处理方法能被应用于这个目的。但是正如后面将要描述的一样，一种信号处理方法可能十分适于一种电能质量问题的分析但并不能适合于所有问题的分析[1.MathH.J.Bollen.IreneGu.SignalProcessingofPowerQuality.Disturbances[M],IEEEPress,2006,1

6、6~18]。例如，小波变换在识别波形突变时可能很有吸引力，但它在谐波分析时却没什么优势。对于每种应用，某一套方法可以作为候选，每套方法都带来不同的性能表现和复杂性；这是一个平衡的问题。下面将总结目前电力质量分析领域中有吸引力的信号处理方法的类型。它们可以大致分为两大类：一是变换或基于子带滤波器的方法，二是基于模型的方法。一、基于变换或子带滤波的数据分解：这些方法将待测的电力信号分解成各分量成分。根据待测数据（或数据块）的平稳性，可以选择频域分析或时频域分析。（1）频域分析[2.袁全.电能质量分析仪的研制[D]，南京，南京

7、理工大学，2006]：如果待测信号是比较平稳的，信号的频域分解是值得考虑的。目前一种标准的并广受青睐的方法是DFT或它的快速算法FFT。小波变换是另一种与频域分析密切相关的变换。小波变换将数据分解为尺度域分量，其尺度与频率的对数尺度有关。（2）时频（或时尺度）域分析：如果待测数据是非平稳的，那么将其分解为与时间相关的频率分量较为合理。要获得数据的时频表达，目前一种普遍使用的方法是STFT（短时傅里叶变换）。STFT可以解释为一系列等带宽的带通滤波器的等效，其带宽取决于所选窗函数与窗的大小。另一种实施时频分析的方法是离散小

8、波滤波。二、基于模型的数据分析方法：另一种重要的电力系统数据分析的信号处理方法是基于模型的方法。由于我们对系统事先了解，我们可以假设数据序列是由特定模型产生的。基于模型的方法的优点是一旦正确选定了模型，它将达到可与基于变换的方法相媲美的高分辨率。相反的，如果选错模型，则得到的结果会很不准确。（1）正弦模型：信号被看成