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复杂电能质量扰动事件源定位方法
发布时间:2019-10-19 23:24     来自:网上资料     浏览次数:470 次
电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)、国网河北省电力公司邢台供电分公司的研究人员董海艳、贾清泉、崔志强、于浩、石磊磊,在《电工技术学报》上撰文指出,复杂电能质量扰动事件包含多个相关的基本事件和多个扰动事件源。
在对复杂扰动事件的类型和时空特征进行分析的基础上,提出一种复杂电能质量扰动事件源定位方法。采用原子算法检测扰动事件,给出根据各基本事件的起止时间进行扰动区段划分的方法;采用叠加原理对瞬时功率进行分析,提出根据扰动能量的极性对各区段扰动事件源进行定位。算例结果表明,该方法能够实现复杂电能质量扰动事件源定位。
随着大容量非线性负荷、冲击性负荷、波动性负荷及电力电子设备的广泛使用,加上各种新能源发电设备接入电网,电能质量的污染程度更加严重,污染状况更加复杂。在复杂电网环境下,网络化电能质量监测系统检测到的多个扰动事件之间可能存在关联性,组成复杂电能质量扰动事件[1,2]。
例如,故障导致电压暂降事件、切除故障引起电压中断事件、重合闸不成功再次引起电压暂降事件以及电压暂降过程中可能伴随有电动机自起动引起的电压暂降事件。这些扰动事件接连发生,相互之间并不独立,并且在事件发展过程中,除了故障事件源之外,还出现了感应电动机这一中间事件源。
按照目前电能质量分析的方法处理类似复杂扰动事件只能获得一个个孤立的扰动信息,不能演绎整个事件的发生发展过程,无法完成对事件的综合诊断。相比单一事件,复杂扰动事件对电能质量分析提出了更高要求。
扰动事件源定位是电能质量分析的核心工作之一,对含有多个基本事件和扰动事件源的复杂扰动事件进行定位,有利于全面解释复杂扰动的完整过程和综合信息,对分析事件后果、追究事件责任以及治理电能质量污染具有重要的指导价值。
扰动事件源定位技术主要是判别监测点和扰动事件源的相对位置。其中,基于功率和能量的方法是定位事件源的常用方法。文献[3]首次提出根据扰动能量的极性和扰动功率的初始峰值进行扰动方向判别,定位思想是将扰动源视为一个从电网吸取能量的“能量池”,但缺乏理论依据。
文献[4,5]在此基础上利用小波变换对该方法进行了改进,提高了对电容器投切扰动事件的判别准确率。文献[6]将扰动源分为从系统吸取能量和向系统注入能量两类,针对向系统注入能量的扰动采用符号函数作为改进系数,然后利用文献[3]的方法实现定位。
文献[7,8]应用叠加定理分析扰动前后的网络,利用三相电压和电流中的扰动成分获取扰动功率,定位准确率较高。文献[9]从扰动无功功率和无功能量角度对功率能量法进行了扩展。除基于功率和能量进行定位的方法外,还有阻抗法、支路电流法等其他一些用于定位电压暂降、电容器投切等扰动源的方法。
文献[10,12]采用阻抗法判别电压暂降源,主要适用于对称故障导致的电压暂降,文献[13]在此基础上进行了改进,改进后的方法适用于含有线性和非线性负荷的系统。文献[14]提出基于暂降起因定位的方法,适用于故障、感应电动机起动和变压器励磁导致的电压暂降。
文献[15]提出利用支路电流偏移指标定位电压暂降或电容器投切扰动源的方法。文献[16]根据电网故障过程中扰动有功电流变化的规律,提出一种基于扰动有功电流方向的电压暂降源定位方法。文献[17]利用三点法估计系统参数,然后定量给出电压暂降源定位结果。文献[18]对电容器投切扰动进行了定位。
上述研究在扰动源定位领域做出了有益探索,但仅能实现单一事件的扰动源定位。复杂扰动事件中存在多个相互关联的基本事件,并且在事件发展过程中可能存在多个扰动事件源,现有方法不能解决其定位问题。
本文从复杂扰动事件的类型及时空特征出发,提出分区段定位策略实现复杂扰动事件源定位。采用原子分解算法检测扰动事件,给出根据各基本事件的起止时间进行扰动区段划分的方法; 采用叠加原理对瞬时功率进行分析,提出根据扰动能量的极性对各区段扰动事件源进行定位。仿真算例结果表明,本文所提方法能够实现含多个基本事件的复杂电能质量扰动事件源定位。
 
结论
本文提出一种基于分区段定位策略的复杂电能质量扰动事件源定位方法,主要结论如下:
1)本文所提方法适用于复杂电能质量扰动事件,扰动信号中包含多个相互关联的基本事件,并且可能涉及起源性事件之外的其他中间扰动事件源,而目前现有的扰动源定位方法仅适用于单一扰动事件。
2)当存在其他中间扰动事件源时,系统各部分的电压和电流是由系统电源和所有扰动事件源共同作用产生,各区段定位结果给出的是影响该监测点电压和电流最严重的扰动事件源的相对位置。
3)本文研究的主要目的是判别各个数据区段内扰动事件源相对于监测点的位置,所做工作能为定位扰动事件源在系统的哪一条支路上提供依据。
4)本文在进行数据区段划分时,充分利用电能质量扰动检测结果,有利于在电能质量综合诊断过程中信息资源共享、减少计算量。
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