發(fā)布時間：2020-05-16 16:59

【摘要】：大力開發(fā)可再生能源、加速負荷電氣化升級將有助于緩解能源危機和環(huán)境污染問題。為了實現(xiàn)上述目標,以電力電子裝備為核心技術(shù)的風電/光伏等可再生能源發(fā)電、交直流輸配電網(wǎng)架、電動汽車/儲能等大功率互動性多元電氣化負荷接入電網(wǎng)的比例日益升高,使電力系統(tǒng)源-網(wǎng)-荷呈高度電力電子化趨勢。電力電子化電力系統(tǒng)的低慣性、弱阻尼特征使系統(tǒng)抵御大擾動和低頻振蕩能力減弱,易出現(xiàn)頻率快速變化和大幅偏移問題,威脅區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)運行穩(wěn)定性。另外,電力電子裝置的大規(guī)模應用給電網(wǎng)注入了大量低頻和高頻分量,使電網(wǎng)信號呈現(xiàn)寬頻化特征。換流器與系統(tǒng)、換流器與換流器之間的相互作用會引起寬頻振蕩問題,振蕩頻率從幾赫茲到幾千赫茲,易造成機組跳閘和裝置損壞,甚至激發(fā)系統(tǒng)諧振;非線性負荷引起的信號寬頻化會引起電能質(zhì)量、系統(tǒng)諧振、繼電保護誤動作等問題。上述問題之間也會相互影響,系統(tǒng)動態(tài)行為錯綜復雜、難以預測,基于模型的離線分析與控制方法難以應對復雜多變的電力電子化電力系統(tǒng)動態(tài),僅僅依靠以基波分量動態(tài)跟蹤為核心功能的WAMS及其高級應用已無法應對信號寬頻化帶來的一系列問題。為了提升高度電力電子化電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控能力,需要將同步測量范圍由窄帶基頻分量擴大到了寬頻分量,研究以寬頻帶相量測量數(shù)據(jù)為支撐、覆蓋源-網(wǎng)-荷的新一代全景式寬頻監(jiān)測技術(shù)。然而,電力電子化電力系統(tǒng)信號除含有寬頻帶分量,還包含噪聲分量。特別是配電網(wǎng)信號受噪聲干擾最為嚴重,不僅強度大,而且呈現(xiàn)明顯的多態(tài)特征,即同時含有背景噪聲和隨機脈沖噪聲。現(xiàn)有寬頻帶相量估計方法缺乏強噪聲條件下寬頻帶分量自適應感知能力,測量精度難以承受高強度多態(tài)噪聲的干擾。到目前為止,國內(nèi)外還沒有針對高強度多態(tài)噪聲條件下寬頻帶相量高精度估計方法的專項研究。因此,本文從高強度多態(tài)噪聲干擾情況下的寬頻帶分量自適應感知、寬頻帶信噪高精度辨識、寬頻帶相量高精度估計等問題展開研究,研究成果主要包括:(1)建立了考慮噪聲多態(tài)特征的寬頻帶信號模型,為寬頻帶分量自適應感知、寬頻帶信噪高精度辨識、寬頻帶相量高精度估計等方法研究奠定了模型基礎;提出了噪聲強度頻域自適應跟蹤門檻值及其迭代估計算法,并以此為基礎提出了寬頻帶信號自適應感知算法;算例驗證了所提自適應感知算法在信號穩(wěn)態(tài)和頻率動態(tài)等情況下的有效性和參數(shù)快速估計精度,并用實測數(shù)據(jù)驗證了所提算法的有效性;(2)提出了基于改進魯棒濾波與信號自適應分解估計的寬頻帶信噪高精度辨識方法,實現(xiàn)了高強度隨機脈沖噪聲的自適應過濾、確定性分量的自適應感知與高精度辨識、多態(tài)噪聲的自適應分解與高精度辨識;算例驗證了所提算法能夠自適應分解確定性分量與多態(tài)噪聲,并能高精度辨識時變確定性分量與多態(tài)噪聲;將所提寬頻帶信噪高精度辨識方法應用于實測電流信號,分析了確定性分量時頻分布特征和多態(tài)噪聲概率分布特征,為寬頻帶相量高精度估計方法研究提供了實測數(shù)據(jù)支撐;(3)提出了基于固定濾波矩陣魯棒局部回歸平滑迭代(FWRLRS)濾波與快速泰勒傅里葉變換(FTFT)的寬頻帶相量高精度估計方法,通過隨機脈沖噪聲的快速時域過濾與背景噪聲最小二乘抑制實現(xiàn)了抵抗多態(tài)噪聲干擾的目的;算例驗證結(jié)果表明所提方法能夠在高強度多態(tài)噪聲干擾情況下實現(xiàn)寬頻帶相量與頻率的高精度估計;最后分析了所提方法的最大可承受多態(tài)噪聲強度,為實際應用提供了算法參數(shù)選擇依據(jù);(4)研制了寬頻帶相量高精度測量樣機,并搭建了寬頻帶相量高精度測量樣機測試環(huán)境,測試結(jié)果表明寬頻帶相量高精度測量樣機能夠在強多態(tài)噪聲干擾情況下實現(xiàn)電力系統(tǒng)寬頻帶相量與頻率的高精度測量;最后在某電動汽車充電站對寬頻帶相量高精度測量樣機進行了現(xiàn)場試運行測試,收集并分析了寬頻帶相量與頻率測量信息。
【圖文】：

離線分析與控制方法難以應對參數(shù)時變的振蕩問題。配網(wǎng)側(cè)的分布式發(fā)電并網(wǎng)變流器逡逑之間、變流器與系統(tǒng)之間也存在相同機理的振蕩問題。ＷＡＭＳ邋Ｌｉｇｈｔ監(jiān)測到的某配電逡逑網(wǎng)電壓振蕩事件如圖１－２所示，城市Ａ接入了大量風電，城市Ａ與城市Ｂ處于同一逡逑同步電網(wǎng)。ＷＡＭＳ邋Ｌｉｇｈｔ監(jiān)測到城市Ａ電壓幅值振蕩，振蕩導致城市Ａ配電網(wǎng)在逡逑１６：３１：１０與主網(wǎng)解列，并在１６：３２：０２開始孤島運行，但電壓仍出現(xiàn)持續(xù)振蕩，由城市逡逑３逡逑

是電力信號噪聲源測量點與用電設備或用電設備集中地區(qū)的電氣距離越近，噪逡逑聲水平越高，對寬頻帶相量測量精度影響越大。本節(jié)選取某配電網(wǎng)變壓器低壓側(cè)電流逡逑信號為對象，研宄實測信號的寬頻帶信噪特征。配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖１－３所示，，逡逑該配電網(wǎng)接入了總?cè)萘繛椋保叮板澹耄椎奈蓓敼夥�發(fā)電單元，信號測量現(xiàn)場圖如圖１－４所逡逑0逡逑１０邋ｋＶ邐３８０邋Ｖ逡逑Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ逡逑｜邐Ｌｏａｄ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｖｉｌｌａｇｅ逡逑Ｍ邋ｔ腿a傘�－腿辶x希停澹幔螅酰潁澹恚澹睿翦義希校錚椋睿翦危遙錚錚媯簦錚皰澹穡瑁錚簦錚觶錚歟簦幔椋沐義賢跡保�Ｒr撐淶繽�结构示茵偧辶x希靛義

本文編號：2667044