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电能质量监测研究

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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：电能质量监测研究

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层 次： 专科起点本科
专 业：
年 级： 年 春/秋 季
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完成日期： 年 月 日

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内容摘要

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内容摘要是毕业论文（设计）的内容不加注释和评论的简短陈述，具有独立性和自含性。包括课题来源，主要设计，实验方法，本人的主要成果，约含200个字符的中文摘要。

关键词：写作规范；排版格式；毕业论文

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目 录

内容摘要 I
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 本文的主要内容 2
2 电能质量概论 3
2.1 引言 3
2.2 电能质量的基本概念 3
2.3 电能质量问题产生的原因 4
2.4 电能质量扰动的特点 4
2.5 电能质量扰动的分类 5
2.6 电能质量检测技术研究进展 5
3 电能质量检测方法 7
3.1 傅立叶变换 7
3.2 短时傅立叶变换(STFT) 7
3.3 小波变换 7
3.4 S变换 7
3.5 希尔伯特变换（HHT） 7
4 并联有源滤波器的设计 7
4.1 谐波检测 8
4.2 逆变电路的工作原理 8
4.3 逆变电路的参数及仿真 8
4.3 仿真结果及分析 8
5 结 论 8
参考文献 9
附 录 10

1 绪论
1.1 课题的背景及意义
随着我国现代工业技术和国民经济的迅速发展，电能质量已经成为电力系统发、供、用三方共同关注的问题，并刻意去完成的指标。电力部门不但要满足用户对电力数量不断增长的需求，还必须满足电力用户较高的电能质量要求。
现代社会中，电能作为一种清洁、实用、高效且容易控制的能源，已经得到了最为广泛的使用，而对电能的应用程度则是反映一个国家经济发展水平的主要指标之一。电能作为一种特殊的商品，与其它产品不同，既具有以商品形式向用户出售的性质，又具有为千百万电力用户服务的公用事业性质。电能的特点之一是不能方便地储存，且是发、供、用同时完成并由用电量的多少来决定供电量的多少，因此保证对用户连续不断供电是电能质量的一个重要标志。此外，电能是电力部门向电力用户提供由发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品(它同样具有产品的若干特征，如可被测量、预估、保证或改善)。如今，电能作为走迸市场的商品，与其它商品一样，无疑也应讲求质量。
近年来随着科学技术的不断创新和国民经济的蓬勃发展，以及电力市场的形成与推进，对电能质量的要求越来越高。电能质量的好坏直接关系着国民经济的总体效益。同时，由于电力系统干扰性负荷的日益增多，使得电能质量受到诸多方面的影响。电能这种商品的质量不仅仅取决于生产者(如发电厂)，还受到电力用户，尤其是干扰性负荷用户的影响，而且这种影响带来的电能质量下降还会随电力系统而危及到其它用户的正常用电。如果电能质量的指标偏离正常水平过大，就会给发电、输变电和用户带来不同程度的危害及损失，故电能质量的优劣会直接关系到国民经济的总体效益。电能质量的管理和电力污染的治理工作势在必行。同时，电力用户和供电公司对电能质量的重视程度都在不断提高，围绕着电能质量的改善问题，许多机构都做了大量的工作，取得了良好的效果。只有详细准确的掌握了电网变化的信息，才能制定出合理的解决问题、改善电能质量的方案。
电能质量低劣产生的危害会对供用电双方在经济上造成伤害。一方面，劣质电能将使供电方不能顺利地对用电方多供电，影响电网的安全和供电方的信誉，对供电方造成一定的经济损失；另一方面，劣质电能将对某些用电方（如高科技企业）造成巨大地经济损失，据美国电科院 Jane Clemmensen 估计，美国每年因电能质量造成损失达260亿美元，据国际会议报告介绍，美国由于电能质量低劣引起的经济损失每年高达133亿美元。
1.2 本文的主要内容
作为一个全新的研究领域，电能质量市场存在很多值得研究的问题。

全文共分为____章，各章内容简介如下：
第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；
第二章__________________；
第三章__________________；
……

本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。

2 电能质量概论

2.1 引言
从普遍意义上讲，电能质量就是指优质供电。但是由于人们看待问题的角度不同，对电能质量的理解也不尽相同。电力部门可能将电能质量定义为电压、频率的合格率和连续供电的年数，并且用统计数字来说明电力系统是安全可靠运行的。电力用户则可能把电能质量简单定义为是否向设备提供了电力。而设备制造厂家则可能定义电能质量是指电源特性应当完全满足电气设备的正常工作需要，但实际上，不同的厂家和不同的设备对电源的特性要求可能相去甚远。
为了系统地分析和研究电能质量并能够对其扰动进行检测，从中找出引起电能质量问题的原因和采取针对性的解决办法，给出电能质量的定义，将电能质量分类并制定出相应的标准是很重要的。

2.2 电能质量的基本概念
所谓电能质量，是指把发电厂发出的电能视为一种商品，从而对它的各种技术指标作出相应的规定，以判断其是否符合要求。一个理想的电力系统应以恒定的频率(50Hz)和正弦波形，按规定的电压水平(标称电压)对用户供电。在三相交流电力系统中，各相电压和电流应处于幅值大小相等，相位互差120度的对称状态，三相交流电压是平衡的，它的均方根值和频率都应该是恒量，电压和电流的波形为正弦无畸变。理想供电系统的这些指标应与用户的负荷无关。而用户负荷应设计成在额定电压和频率下具有最佳的运行性能，各个负荷之间互不干扰。
传统的电能质量概念主要强调供电系统稳态特征，如电力企业统计供电电压和频率的合格率百分数（如99.99%）来说明供电对用户的可靠性，而不注重其暂态即动态的特征。IEEE技术协调委员会给出电能质量的技术定义：“合格的电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的”。但是这个定义不够直接和简明。电能质量的定义为：“导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏移”。这个定义比较简明，也概括了电能质量问题的成因和后果。

**简述电能质量的基本概念。
2.3 电能质量问题产生的原因
电能质量问题产生的原因较为复杂，发生的频度较为偶然，它主要是系统遭受外来干扰、或内部故障、或正常操作情况下发生，而且与电网结构、电网联系强度、感觉设备(敏感负荷)的用电特性等因素有关；相同的干扰在不同的电网结构及联系强度下产生的效果指标参数不同，相同的干扰在相同的电网结构及联系强度下对不同的响应源(敏感负荷)所感受的程度及产生的效果也不相同。一般来说，扰动能量的传递遵循由高电压等级损失较小地向低电压等级传输，同时在同电压等级之间根据联系紧密程度也进行传输。引起电能质量问题的主要原因可归结为以下几个方面：
(1)电力系统短路故障
这是最普遍、最明显、最直观的干扰因素。电力系统的短路故障总是伴随着瞬间的电压跌落、中断，这种扰动传播的强度与电网结构及电器参数存在密切的关系。另外，这种扰动同样能够由低电压等级向高电压等级传播，只不过范围及强度较弱而已。
(2)闪络或线路对地放电
雷击引起绝缘子闪络、阴雨季节(春秋季)或者其他形式的线路对地放电是造成电压跌落和供电中断的一个较普遍、发生几率较大的因素，带有一定的天灾人祸性质。
(3)电力系统正常的开关操作
电力系统正常的断路器投切一般伴随着瞬间的电压跌落，但幅度一般不大。但如果合闸较大负荷，往往产生不可忽视的电压跌落。
(4)储能性电器设备的正常操作
(5)一些典型的冲击性负荷的生产过程，主要包括：
1）交(直)流炼钢电弧炉(在同电压等级供电母线)
2）轧机、提升机、绞车
3）电动机的启动(特别大容量、高频度启动的电机)
4）电焊设备
**简述电能质量产生的原因。
2.4 电能质量扰动的特点
电能质量扰动有如下特点:
(1)不完全来源于电力生产部门，有的扰动(例如谐波、电压波动和闪变)往往是由用户造成的；
(2)电能质量扰动发生地点和持续时间的长短，即电能质量在空间和时间上 均处于动态变化之中；
(3)电能质量扰动和用电设备性能密切相关。当扰动水平与电气设备的容许偏差存在差异时，一方面要求电力供应者努力提高电能的供电质量，减小、消除扰动的影响，另一方面也要求电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。
2.5 电能质量扰动的分类
电力系统中各种扰动引起的电能质量问题主要可以分为稳态和暂态两大类型。稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等现象；暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续时间为特征，包括短时电压变动以及各种瞬变现象[2]，其中短时电压变动是指系统中发生故障或较大负载变换所引起节点电压方均根值在短时间内随时间改变的现象，包括电压骤升、电压骤降以及瞬时中断等现象；瞬变现象通常是指暂态过电压，可分为脉冲暂态和振荡暂态两类可分为脉冲和振荡两大类。
2.6 电能质量检测技术研究进展
电能是一种特殊的产品，同样具有产品的若干特征，如可被测量、其质量可以用各种指标评价等，但电能的质量又与一般产品的质量有所不同。
记载最早的电能质量监测装置是20世纪20年代由通用电气公司开发的雷击记录仪，它可以定性地提供脉冲幅值和时间。60年代中期，早期的电能质量监测仪，分布较广，能统计地记录关心的数据。到了80年代，已经拥有全图形化的电能质量记录仪，捕获波形和信号并通过电话线来传输。90年代以来，国内外电力部门和电力用户对电能质量的关心程度与日俱增，对电能质量进行永久性的监测，已成为国外许多电力公司的共同做法。进入2l世纪，Internet使得数据通信变得更为简单，现代的监测系统可以很容易地根据需要传递数据和信息，应用高级算法跟踪有用的信息并提供给非专业人士。
为了采取合理措施提高电能质量，建立电能质量监测和分析系统，对其进行正确的检测、评估和分析是十分必要的，也是电能质量检测未来发展的趋向。未来电能质量监测分析系统应该解决以下几个技术难点：
(1)扰动持续时间短，如一些动态电能质量问题持续时间只有几毫秒；
(2)干扰发生的随机性强，如雷击、系统故障、一些非线性负荷的投切等；
(3)电压、电流波形均发生畸变；
(4)需要实时监测，因为敏感负荷、引起电能质量恶化的负荷数量和种类均越来越多。

注：论文中的公式要居中，公式的编号加圆括号，居行尾。
例：
(1.1)
其中，μR，μS分别为抗力和载荷效应的均值，……。

其中公式的编号规则：第1章的公式依次为(1.1)、(1.2)、(1.3)…；
第2章的公式依次为(2.1)、(2.2)、(2.3)…，依次类推。
看后请删除。

3 电能质量检测方法
目前，电能质量扰动的检测主要有基于非时频分析和基于时频分析的检测方法。其中，基于非时频分析的方法主要有差变分析法，短窗功率算法和短窗自相关算法，分形理论和瞬时无功功率理论。非时频分析方法由于其计算速度快，能实时跟踪扰动变化，所以在特定的电能质量检测方面表现出特定的优势，但它不能对信号进行时域和频域的联合分析。近几年，以小波变换为代表的时频分析方法已在电能质量扰动检测方面取得了大量的研究成果。同时，其他时频分析方法如短时傅里叶变换（STFT）、S变换和HHT变换等方法也在电能质量分析方面取得了一定的进展。
3.1 傅立叶变换
傅立叶变换一直是信号处理领域中最完美、应用最广泛、效果最好的一种分析手段。当前主要的检测方法基本上都是基于傅立叶变换的。傅立叶变换是时域到频域互相转化的工具，从物理意义上讲，傅立叶变换的实质是把f(t)这个波形分解成许多不同频率的正弦波。这样我们就可以把对原函数f(t)的研究转化为对其权系数或傅立叶变换F(w)的研究。
3.2 短时傅立叶变换(STFT)
3.3 小波变换
3.4 S变换
3.5 希尔伯特变换（HHT）
**介绍各种电能质量检测的方法。

注：论文中图的编号、图名（小四，宋体）及图的说明置于图的下方并居中。
其中图的编号规则：第1章的图依次为图1.1、图1.2、图1.3…；
第2章的图依次为图2.1、图2.2、图2.3…，依次类推。
看后请删除。

4 并联有源滤波器的设计
并联有源电力滤波器作为电能质量控制器的重要组成部分负责从电网中检测出谐波，并利用检测出来的谐波控制逆变电路使其产生反向的谐波波形以达到对电网谐波电流进行补偿的功能。
4.1 谐波检测
4.2 逆变电路的工作原理
4.3 逆变电路的参数及仿真
4.3 仿真结果及分析
从仿真结果可以看出，所设计的系统对谐波进行检测和补偿，起到了对电能质量控制的作用，使各波形趋于完美，从而让电能质量提高，从仿真结果可以看出，通用电能质量控制器对由负载变化引起的电网波动有很好的补偿作用。但是对于电源性变化则效果不佳，有待进一步研究。
**仿真电能质量的检测。

5 结 论
电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。

**总结本次论文所做工作，取得的成果，指出还有哪些不足和需要改进的地方、课题的未来发展方向等等。
结论是整篇论文工作的总结。结论是在理论分析和设计结果的基础上，经过分析、归纳的过程而形成的总观点。结论必须完整、准确。

参考文献

[1] 张万山，王小四.空气质量的研究.环境学报，2000，34(6):13-17.
[2] 张完善.有色金属材料.第二版.大连：金属工业出版社，1998.89-90.
[3] 张完善，刘六，等.第五届科学管理国际会议论文集.北京：管理工程出版社，2001.18-19.
[4] 张完善，刘六.校园环境与学风建设.城市日报，2002年3月5日，第2版.
[5] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.

说明：
1.同学需按此格式（字体为五号、宋体），把论文中引用的他人的文章或书籍，标记下来，参考文献要求至少四篇以上。
2.参考文献中所列的论著，应按文稿中引用顺序排列，其序号通常用方括号括起，并在文中引用处的右上角以方括号上标形式注明所引用的文献或资料的序号。例如：
“巴甫洛夫认为[1]，条件反射……。”
“张山教授的实验结果如表3所示[2]，由此可得出……。”

以上说明看后请删除。

附 录

以下内容可放在附录之内：
(1) 正文内过于冗长的公式推导；
(2) 方便他人阅读所需的辅助性数学工具或表格；
(3) 重复性数据和图表；
(4) 论文使用的主要符号的意义和单位；
(5) 程序说明和程序全文。
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