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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APF 265

12.4.1 三相全桥并联APF 266

12.4.2 单相全桥结构并联APF 282

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STATCOM 332

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