下载

5下载券

加入VIP
  • 专属下载券
  • 上传内容扩展
  • 资料优先审核
  • 免费资料无限下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 绪论

绪论.doc

绪论

栖息文涵
2019-05-14 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《绪论doc》,可适用于求职/职场领域

绪论谐波的定义谐波是一个周期的正弦波分量其频率为基波频率的整数倍又称高次谐波。通俗地说基波频率是HZ那末谐波就是频率为HZ、HZ、HZN*HZ的正弦波。谐振是交流电路的一种特定工作状况在由电阻、电感和电容组成的电路中当电压相量与电流相量同相时就称这一电路发生了谐振。谐波在电网中长期存在而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:()可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。()设备设计思想的改变。过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。现在为了竞争对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加其危害波及全网对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。现将对具体设备的危害分析如下:()交流发电机。同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗热损耗除谐波电流铜损InR以外还由于电流的集肤效应产生附加损耗对转子引起热损耗增大。对大型汽轮发电机来说若发生多次谐波振荡谐波电流超过额定电流的%时由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。对变压器来说铁芯产生热损耗尤其是涡流损耗大在变压器绕组中有谐波电流在铁芯中感应磁通产生铁损。()架空线路谐波电流产生热损较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭导致单相重合闸失败。电缆中的谐波电流会产生热损使电缆介损、温升增大。()电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗加快电力电容器绝缘老化。系统谐波电压或电流发生谐振则引起过电压和过电流对电气设备绝缘损坏引起噪音与振动。()电子计算机会由于谐波干扰发生失真工业电子设备功能会因其被破坏。()对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰和造成误动作造成电能计量的误差。()谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线损外还将对相邻通讯线路产生干扰影响。 电力系统谐波的基本特性和测量谐波是一个周期电气量的正弦波分量其频率是基波频率的整数倍数。理论上看非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系这类负荷的电流不是正弦波且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后那些大于基频的分量被称作谐波。非线性负荷除了产生基频整次谐波外还可能产生低于基频的次谐波或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故而导致系统进入暂态过程引起的谐波将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分成四类:准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性在实际工作中要精确评估谐波量值非常困难所以在IEC 标准中对前三类谐波进行了规定推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。实际工作中通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点测量该点的电压和注入公共电网的电流后通过对电压和电流的分析取得谐波测量资料。相对单点的谐波测量而言从区域或整个电网角度来看谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。谐波源定位一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种:非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。 谐波检测方法模拟电路消除谐波的方法很多即有主动型又有被动型既有无源的也有有源的还有混合型的目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路因而造价较高且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感故使其基波幅值误差很难控制在以内严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来人工神经网络的研究取得了较大进展由于神经元有自适应和自学习能力且结构简单输入输出关系明了因此可用神经元替代自适应滤波器再用一对与基波频率相同相位相差度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流然后检测出应补偿的电流从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节限制了其应用范围。傅立叶变换利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测电力系统的谐波分析目前大都是通过该方法实现的离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和AD转换得到的数字信号设待测信号为x(t)采样间隔为t秒采样频率=t满足采样定理即大于信号最高频率分量的倍则采样信号为x(nt)并且采样信号总是有限长度的即n=……N。这相当于对无限长的信号做了截断因而造成了傅立叶变换的泄露现象产生误差。此外对于离散傅立叶变换来说如果不是整数周期采样那么即使信号只含有单一频率离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。小波变换小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后利用小波变换对数字信号进行处理从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息时窗变窄可对信号的高频分量做细致的观测对于分析低频信息这时时窗自动变宽可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响并不要求对信号进行整周期采样。另外由小波变换的时间局部可知在信号的局部发生波动时不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱而只改变当时一小段时间的频谱分布因此采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。谐波分析仪设计目前电力系统谐波分析仪的设计总体上都是包括数据采集AD转换对谐波进行FFT算法分析然后显示结果。通过对每一部分使用原件进行改进和综合对使用软件系统上的不断更新以及算法研究来达到更加精确简便和便于观测等目的。一.硬件部分谐波检测仪的硬件主要包括:数据信号的采集及处理、按键输入、液晶显示和通讯接口等。要对电压和电流进行采样必须先将电网电压和电流调理成适合于A/D采样的电压和电流。最常采用的是电流和电压互感器例如采用DVDI一型卧式穿芯小型精密交流电压电流互感器它既可作电压互感器使用又可作电流互电压互感器(VT)经AD转换芯片感器使用使用更方便。利用电流互感器(CT)、把CT、VT输出电压和电流的模拟信号转为数字信号。当然在信号进行AD转换之前还要对采样信号进行调理。例如以TMSF为核心的电力系统谐波分析仪:其采样调理电路包括隔离变换电路、B限幅电路、电压调理电路、同步方波变换电路及控制电路等。隔离变换电路中利用带有磁补偿的霍尔传感器将相关TV、TA送来的电压、电流信号转换为同波形AD通道允许的弱电电压信号。在模数转换中如果AD转换器损坏检测和控制的功能就不能实现。由于安全考虑在AD转换前采用限幅电路以保障系统的AD转换器安全。由于采用片内ADC进行模数转换所以经过了限幅电路的信号要通过电压调理电路才能接入片内ADC进行采集转换。设计中的同步方波变换电路由迟滞电压比较电路、高速光耦和脉冲整形电路组成。其中迟滞比较电路将正弦波输入信号变为~V的同频率方波信号同时利用迟滞电压特性消除输入信号在过零点可能出现的抖动现象。高速光耦把模拟部分和数字部分电路隔离开同时进一步隔离了强弱电之间的电气连接。同步信号经分压后被送入的捕获模块CAP用于频率的测量。AD转换中有如上所说的片内AD转换器也有片内没有集成AD转换器因而需外扩AD转换芯片的。例如利用TI(TexasInstrument)公司的DSP(TM$F)设计的电力系统谐波分析仪选择的AD转换芯片可以是由MAXIM公司生产的MAX芯片MAX是高速X通道同步采样位逐次比较型AD转换芯片它总共可以对路信号进行采样个采样/保持放大器可对个通道的模拟信号同时采样以保持输入信号的对应相位信息。液晶模块以TMSF为核心的电力系统谐波分析仪采用深圳市拓普微公司的LMA汉字图形液晶显示模块DSP与液晶模块的接口连接是将液晶模块映射在的XZCS区上。基于TM$F的可采用LCDA模块它具有尺寸小、功耗低、可靠性高、成本低等优点可显示点阵汉字×个。二软件部分在过去的几十年里单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。随着信息化的进程和计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅速发展需要处理的数据量越来越大对实时性和精度的要求越来越高低档单片机已不再能满足要求。近年来各种集成化的单片DSP的性能得到很大改善软件和单片机开发工具也越来越多越来越好价格却大幅度下滑从而使得DSP器件及技术更容易使用价格也能够为广大用户接受越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来B提高产品性能DSP器件取代高档单片机的时机已经成熟。与单片机相比DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU更大容量的存储器内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了AD和采样保持电路可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构具有独立的程序和数据空间允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器增强的多级流水线使DSP器件具有高速的数据运算能力。DSP器件比位单片机单指令执行时间快~倍完成一次乘加运算快~倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外DSP器件提供JTAG接口具有更先进的开发手段批量生产测试更方便开发工具可实现全空间透明仿真不占用用户任何资源。软件配有汇编链接C编译器、C源码调试器。目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的TMS系列。DSP开发系统的国产化工作已经完成国产开发系统的价格至少比进口价格低一半有的如TMSCXX开发系统只有进口开发系统价格的这大大刺激了DSP器件的应用。目前已有不少高校计划建立DSP实验室TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划将带动国内DSP器件的应用和推广。三、算法分析目前分析电力系统谐波的方法大多是傅立叶变换FT其具有正交性、完备性等很多优点。实际使用的是离散傅立叶变换DFT并且还有基于Cooly和Tukey提出的快速傅立叶变换FFT(Fastfouriertransform)这样的快速算法。对于确知信号和平稳随机过程傅立叶变换是信号分析和信号处理技术的理论基础发挥了重大的作用。但是傅立叶变换有其明显的缺点那就是没有时间局部信息也就是说信号(t)任何时刻的微小变化会牵动整个频谱反过来任何有限段上的信息都不足以确定在任意时间小范围的函数x(t)。实际上实时信号往往是时变信号非平稳过程了解它们的局部特性是很重要的。为了观察信号的局部特性人们自然想到了通过预先加窗的方法使频谱反映时间局部特性年Gabor提出了短时傅立叶变换STFT(Shorttimefouriertransform)又称为加窗傅立叶变换WFTSTFT将FT用于B不平稳信号的分析把不平稳过程看成一系列平稳过程的叠加具有了一定时间分辨率对于弥补FT的不足起到了一定的作用但是STFT的时-频窗大小固定而且时间分辨率与频率分辨率之间的矛盾无法克服故并没有很好的解决时-频局部化问题应用于实际信号分析尚有很多不足之处。FFT算法因其算法简单有较好的实用性因此成为当前谐波分析的主要算法但这种算法需要在完全同步采样的条件下当信号的测量时间不等于信号周期的整数倍或当信号含有非整数次谐波时由传统FFT算法得到的各次谐波的频率和真实的谐波频率之间有较大的误差。实际电网频率总会在额定频率附近波动消除频率同步误差一般有两种方法:一种是由硬件实现同步采样在采集系统中加入锁相同步技术优点是信号处理比较简单但由于锁相环响应较慢不能及时跟踪信号频率的快速变化从而不能实现真正意义的同步采样另一种方法是通过软件算法解决非同步问题加窗插值FFT算法有效地改善了谐波参数的测量精度。而用FFT迭代计算则实现自适应整周期采样减少了泄漏误差。国内外测试仪的研究现状法国CA公司电能质量分析仪CA的特点:l路电压及路电流输入l可同时捕捉及记录所有的电量参数暂态波形和告警。l标配超大容量GSD存储卡可同时连续记录所有的电量参数达个月。lCA菜单含种语言包括简繁体中文操作简便而精确。l新增“启动电流”记录l实时显示电压电流波形l可测谐波至次l闪变计算电能质量分析仪CA的主要功能:⑴波形实时显示(路电压路电流)⑵半周期有效值测量(电压和电流)⑶操作直观⑷自动识别电流钳⑸可测量直流成分⑹各相谐波的测量、计算与显示可达次⑺总谐波失真度(THD)的计算⑻快速暂态捕捉(每周期的采样点)⑼相量图显示⑽可测量总VA、W和Var电量值及其各相值⑾可测量总VAh、Wh和Varh电量值及其各相值⑿K因数计算⒀COSφ位移功率因数(DPF)和功率因数√(PF)的计算⒁次的暂态捕捉⒂闪变计算⒃三相不平衡度计算(电流和电压)⒄可设置告警监控电网⒅备份和储存截屏(图像和数据)⒆趋势图记录可输出到PC⒇PC软件支持数据恢复读取、可实时与仪器保持通讯详细技术参数美国理想工业公司(IDEAL)美国理想工业公司(IDEAL)的电能分析仪是目前市场上功能最强和最为便于使用的电能质量测试设备。有种测量与分析软件即可用于单相电力系统也可用于相电力系统。可即时读取测试结果包括:数据列表、柱形图甚至单个波形便于解析现场数据工作。具有实时时钟和MB内存的电能分析仪可将存储的数据下载至个人计算机以便用PowerVision分析软件作深入分析。电能与谐波程序是IDEAL电能分析仪的标准配置与其一起提供。扰动、检测表和快速检测程序可分别提供。这些程序允许用户用一个仪器监测电能质量多个参数和指标。每个程序的详细情况参见E。专业人员在监测与分析方面的每项需要都能在一个设备中找到。如坚固、通用及多种功能特点包括计算机兼容性。这样可使工作更简单的测试设备确实早已存在但IDEAL的电能分析仪将电能质量分析推到了崭新的水平。电力谐波分析仪日本万用谐波测试仪HWT测试功能包括:·测试线路:可为单相单相线三相线三相线·测试分析:电压电流谐波测试有效无效功率相位力率之数字显示·电压电流的波形显示电压电流的高次谐波分析显示电压电流的高次谐波功率谱显示高次谐波电力方向的功率谱显示各次谐波含有率相位一览表各次谐波有效值相位一览表·测试结果可存储于本体内或可利用打印机打印·可接高压钳形CT意大利HT公司HT的先进设计能够分析和测试单相和叁相叁线制或叁相四线制电力系统HT取样频率为Hz即时显示电力基本参数(如电压、电流、有功功率无功功率、视在功率和功率因素等等)显示电压和电流的动态波形及监测异常电压和电力中断。可以同时分析并存储最大个不同项目。当配合使用处理软件(应用于微软视窗系统)仪器就会拥有更强大的分析能力。这款HT能够显示并记录电压和电流中的谐波以及监测两个模拟和两个数字辅助输入端。功能记录综合周期(IP值从秒到秒) 且可以记录计算周期中各个项目的最大值、最小值和平均值。取样时间为毫秒。统计学分析在不受IP(综合周期)数值的影响下每毫秒中的所有测量值都会被包含到统计学分析中进而显示分布曲线和过载曲线等等。异常电压在分析异常电压时仪器将会每毫秒根据两个设定的上限值和下限值(根据额定电压选择从到)监控输入电压。如果高于或低于设定值时仪器就会记录以下项目:时间(单位:毫秒)和开始日期现象持续时间现象中的最大或最小值异常现象出现前毫秒的平均电压值上限和下限电压值可以设定固定的或根据平均电压值上下浮动的。谐波分析一台卓越的电力装置电子分析仪应拥有精确的谐波分析能力。Skylab可以分析并记录电压和电流的谐波变化以及测量总谐波失真度(THD)。辅助输入此台仪器有两种输入端:模拟式和数字式。模拟式输入端可以使用适合的可选配件监控温度、风速及其它项目的模拟直流信号(~V)这个不间断地显示电力和显示各 环境数据可以全面地分析它们相互的关系。数字输入端可以测量在测量电力供应网时产生的测量数值。用途SkylabHT主要应用于测量和分析电力质数单相和叁相电力装置如办公室和工业建筑物诊断异常电压及记录各种电力项目。这台仪器可以计算因非线性负载(如电脑电视 马达等)引起的谐波的成分而这些谐波会促发漏电断路器不正常跳掣或中线过热。德国美翠电能质量分析MI)产品特点:)高达次分量的谐拨波分析)同时记录分析电力质量参数:电流(I),电压(U),有功功率(P),无功功率(Q),视在功率(S),功率因数(PF))全中文菜单,方便用户现场快速操作,方面快捷)标准配置含只档电流钳:AAAA钳口尺寸mm,适合各种电流范围的测量记录)提供专业级的电能质量分析软件)具有相位图和三相系统不平衡计算)新颖的电压和电流的在线示波器功能)电流和电压记录仪功能)功率记录仪功能,适合电能的功耗监视评估与记录谐波记录仪功能)频率:HZ~HZ,基本精度:,采样频率:HZ)可以配置现场数据打印机,方便用户现场打印数据)标准配置锂充电电池可支持系统长达小时的记录)usb口数据通讯,方便与pc的连接与通讯)图形液晶显示屏,测试信息显示全面方便用户全面了解现场状态)仪器可以使用AAA柔性钳(选配),方便用户适应各种电流的测试)豪华标准配置,性价比高,同类产品价格最低谐波检测数据中国智联电气LZPQC分析仪技术参数:频率测量测量范围:~Hz中心频率Hz测量条件:信号基波分量不小于%FS测量误差:<Hz电压测量范围:标配VVVV可选。电流测量范围:AA其他量程(A、A、A、A、A)可以根据用户要求选配基波误差:基波电压允许误差≤FS基波电流允许误差≤FS基波电压和电流之间相位差的测量误差:≤°电压不平衡度测量的绝对误差:≤电流不平衡度测量的绝对误差:≤电压偏差测量误差:≤±功率偏差:≤谐波分析范围:次谐波谐波含有率误差:当谐波电压含有率≥UN时允许误差σ<±Uh当谐波电压含有率<UN时允许误差σ<±UN当谐波电流含有率≥IN时允许误差σ<±Ih当谐波电流含有率<IN时允许误差σ<±IN

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

评分:

/16

VIP

意见
反馈

免费
邮箱