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第一篇 电能质量概况3

第1章 绪论3

1.1 引言3

1.2 电能质量的定义3

1.3 电能质量的特点4

1.4 电能质量的主要分析方法5

1.4.1 时域仿真法5

1.4.2 频域分析法6

1.4.3 基于变换的方法6

1.5 电能质量的研究现状8

1.5.1 电能质量分析的研究现状8

1.5.2 电能质量监测的研究现状12

1.5.3 电能质量评估的研究现状14

1.5.4 电能质量控制的研究现状14

第2章 传统电能质量18

2.1 电力系统电压偏差18

2.1.1 电力系统电压偏差的基本概念18

2.1.2 电力系统电压偏差的影响18

2.1.3 电力系统电压偏差的标准21

2.2 电力系统频率偏差22

2.2.1 电力系统频率偏差的基本概念22

2.2.2 电力系统频率偏差的影响24

2.2.3 电力系统频率偏差的标准26

2.3 电力系统谐波28

2.3.1 电力系统谐波的基本概念28

2.3.2 电力系统谐波的分析方法31

2.3.3 电力系统谐波的来源及影响32

2.3.4 电力系统谐波的标准33

2.4 电压波动和闪变36

2.4.1 电压波动和闪变的基本概念36

2.4.2 电压波动和闪变的产生原因及危害41

2.4.3 电压波动和闪变的标准41

2.5 电力系统三相不平衡42

2.5.1 电力系统三相不平衡的基本概念42

2.5.2 电力系统三相不平衡的危害44

2.5.3 电力系统三相不平衡的标准45

2.6 电力系统间谐波46

2.6.1 电力系统间谐波的基本概念46

2.6.2 电力系统间谐波的来源及危害47

2.6.3 电力系统间谐波的标准48

2.7 本章小结49

第3章 动态电能质量50

3.1 暂时过电压和瞬态过电压50

3.1.1 暂时过电压和瞬态过电压的概念50

3.1.2 工频过电压的机理与限制51

3.1.3 谐振过电压的机理与限制56

3.1.4 操作过电压的机理与限制69

3.1.5 雷电压的保护72

3.1.6 过电压限值和要求72

3.2 电压暂降76

3.2.1 电压暂降的概念76

3.2.2 电压暂降的来源77

3.2.3 电压暂降的危害77

3.2.4 电压暂降的标准79

3.2.5 电压暂降值的测量和计算80

3.2.6 抑制电压暂降的措施85

3.3 本章小结89

第4章 电能质量检测90

4.1 基于改进锁相环的电能质量检测90

4.1.1 基本原理90

4.1.2 检测仿真91

4.1.3 改进及其仿真98

4.2 基于移相的无延时电能质量检测99

4.2.1 基本原理99

4.2.2 检测仿真101

4.3 基于S变换的电能质量检测104

4.3.1 基本原理104

4.3.2 检测仿真105

4.4 本章小结110

第5章 电能质量自动识别112

5.1 引言112

5.2 基于集成神经网络的电能质量自动识别112

5.2.1 集成神经网络112

5.2.2 最小二乘加权融合集成神经网络113

5.2.3 加权集成神经网络的电能质量自动识别115

5.3 基于改进灰色关联分析的电能质量自动识别119

5.3.1 灰色关联分析119

5.3.2 改进的灰色关联分析119

5.3.3 改进灰色关联分析在电能质量识别中的应用122

5.4 基于支持向量机的电能质量自动识别126

5.4.1 支持向量机126

5.4.2 基于改进锁相环和支持向量机的电能质量自动识别130

5.4.3 基于移相检测和N－1支持向量机分类器的电能质量自动识别133

5.4.4 讨论138

5.5 基于关联向量机和S变换的电能质量自动识别139

5.5.1 关联向量机139

5.5.2 利用关联向量机进行的电能质量扰动识别140

5.6 本章小结145

第6章 暂态电能质量分析147

6.1 引言147

6.1.1 暂态电能质量概述147

6.1.2 短时电压变动148

6.1.3 电磁暂态149

6.2 Prony算法分析150

6.2.1 Prony算法的建模150

6.2.2 Prony算法的求解150

6.3 间谐波模型的Prony谱估计151

6.3.1 间谐波分析基础152

6.3.2 谐波和间谐波信号的Prony建模152

6.4 电能质量去噪模型的Prony谱估计153

6.4.1 小波变换原理153

6.4.2 白噪声的小波变换特性155

6.4.3 软阈值去噪原理156

6.5 电压暂降分析157

6.5.1 基于S变换的电压暂降特征分析157

6.5.2 基于改进锁相环的电压暂降特征分析162

6.6 基于旋转向量法的暂态电能质量分析167

6.6.1 基本原理167

6.6.2 仿真及结果分析169

6.7 本章小结173

第二篇 电能质量评估与监测177

第7章 电能质量综合评估177

7.1 引言177

7.2 电能质量综合评估体系178

7.3 基于熵权的模糊电能质量综合评估180

7.3.1 模糊熵基本原理180

7.3.2 基于熵权的模糊综合评估模型181

7.3.3 算例分析183

7.4 本章小结184

第8章 电能质量诊断185

8.1 引言185

8.2 谐波源定位与诊断186

8.2.1 基于等效电路模型的定位法186

8.2.2 基于谐波状态估计的定位法188

8.3 电压暂降源定位与诊断189

8.3.1 已有的四种电压暂降源定位法189

8.3.2 基于分类的电压暂降源定位法193

8.3.3 基于三点法的电压暂降源定位法198

8.4 本章小结203

第9章 电能质量在线监测系统205

9.1 引言205

9.2 系统总体架构206

9.3 软件设计206

9.3.1 软件功能模块206

9.3.2 实时分析流程图207

9.3.3 功能模块算法设计209

9.4 系统验证216

9.5 本章小结220

第三篇 电能质量治理对策第10章 电能质量治理概述225

10.1 无源滤波器225

10.2 有源滤波器226

10.3 动态电压恢复器228

10.4 统一电能质量调节器230

10.5 静止式动态无功功率补偿器231

10.6 本章小结233

第11章 无源滤波器235

11.1 滤波装置接线方式和滤波方案235

11.1.1 接线方式235

11.1.2 滤波方案236

11.2 滤波器的滤波效益236

11.3 单调谐滤波器238

11.3.1 阻抗特性238

11.3.2 等效频率偏差239

11.3.3 品质因数及其对滤波效益、滤波容量的影响240

11.3.4 等效频率偏差与滤波效益241

11.4 高通滤波器242

11.4.1 阻抗和等值电路243

11.4.2 品质因数243

11.4.3 阻抗频率特性244

11.4.4 高通滤波器损耗245

11.5 滤波装置参数选择246

11.6 单调谐滤波器的参数选择247

11.6.1 单调谐滤波器主参数选择的原则247

11.6.2 单调谐滤波器容量的确定250

11.6.3 单调谐滤波器其他参数的确定253

11.7 高通滤波器的参数选择253

11.7.1 高通滤波器基波容量的确定253

11.7.2 高通滤波器电容、电感、电阻的确定254

11.7.3 高通滤波器的校验和电容器电压的确定256

11.8 本章小结256

第12章 有源滤波器258

12.1 APF的基本原理258

12.2 谐波电流检测技术259

12.3 APF的电流跟踪控制技术262

12.4 不同拓扑结构的APF265

12.4.1 三相全桥并联APF266

12.4.2 单相全桥结构并联APF282

12.5 APF的应用289

12.6 本章小结292

第13章 动态电压恢复器293

13.1 引言293

13.1.1 用户电力技术的提出293

13.1.2 电压暂降294

13.2 DVR装置工作原理及系统组成294

13.2.1 DVR装置的结构及系统组成294

13.2.2 DVR装置的工作原理297

13.2.3 各类型DVR电路结构比较299

13.3 DVR的检测算法302

13.3.1 常用检测方法简介303

13.3.2 基于广义无功理论进行改进的检测方法304

13.3.3 软件锁相环在检测算法中的应用306

13.4 DVR的整流与逆变控制308

13.4.1 控制原理308

13.4.2 仿真实验309

13.5 本章小结317

第14章 静止式动态无功功率补偿器320

14.1 概述320

14.2 系统电压平衡时STATCOM的稳态运行分析322

14.3 STATCOM的基本控制策略325

14.3.1 电流控制方法325

14.3.2 STATCOM接入系统控制策略328

14.4 三相全桥结构STATCOM332

14.4.1 系统对称情况332

14.4.2 系统不对称情况332

14.4.3 控制方法333

14.4.4 仿真分析334

14.5 STATCOM的应用344

14.6 本章小结346

第四篇 电能质量问题解决方案实例第15章 某供电公司电能质量监测系统351

15.1 引言351

15.2 电能质量数据格式与数据压缩351

15.2.1 PQDIF规范352

15.2.2 PQDIF的数据对象建模353

15.2.3 电能质量数据压缩354

15.3 基于Web技术的电能质量监测与分析系统355

15.3.1 电能质量监测系统架构设计355

15.3.2 基于Web技术的B/S模型三层体系结构356

15.4 电能质量监测与分析系统的软件开发358

15.5 电能质量监测与分析系统的应用362

15.6 本章小结377

第16章 高速磁悬浮列车的电能质量分析和综合补偿368

16.1 国内外研究概况368

16.1.1 谐波问题368

16.1.2 其他问题369

16.2 高速磁悬浮列车系统与电网谐波370

16.2.1 牵引供电系统组成370

16.2.2 电路模型371

16.2.3 谐波分析372

16.3 高速磁悬浮列车系统与电压波动376

16.3.1 电压波动测量376

16.3.2 电压波动计算378

16.4 高速磁悬浮列车系统的电能质量综合补偿379

16.4.1 高速磁悬浮列车系统电能质量补偿的特点379

16.4.2 列车系统现有的电能质量补偿措施及存在问题380

16.4.3 电能质量补偿措施的改进380

16.5 本章小结388

第17章 电压波动和闪变的产生和抑制范例389

17.1 电压波动的产生389

17.2 闪变信号的产生390

17.3 风力发电引起的电压波动与闪变391

17.3.1 机理分析391

17.3.2 研究成果393

17.3.3 影响因素393

17.3.4 发展展望394

17.3.5 某风电场电压闪变测试395

17.4 电弧炉引起的电压波动与闪变398

17.4.1 电弧炉的供电回路398

17.4.2 电弧炉的电气特性399

17.4.3 电弧炉的运行特性400

17.4.4 电弧炉的电力调整与电压闪变401

17.4.5 影响电弧炉闪变的因素402

17.4.6 电弧炉三相非线性时变电弧阻抗模型402

17.4.7 炼钢电弧炉电压波动的计算分析404

17.4.8 炼钢电弧炉电压波动的抑制对策406

17.4.9 无功冲击负荷引起电网电压波动值和SVC补偿容量的计算407

17.4.10 闪变改善率的测量方法410

17.4.11 用新型静止无功发生器抑制由电弧炉引起的闪变411

17.5 电压波动的主要抑制措施414

17.6 本章小结415

参考文献417