电力系统非线性负载谐波特征分析的研究

近年来,随着电力电子技术的飞速发展和各种非线性设备的广泛使用,电力系统中的谐波源迅速增加,给电力系统及其用户的安全、经济运行带来了严重的影响。电力系统中的谐波问题已经受到了全世界的广泛关注。对谐波源的检测和定位是谐波研究的一个重要方面,研究各类非线性负载谐波源的谐波特性,提取相应的参量作为谐波源模式识别的特征参量,是谐波源识别检测的基础。 本文首先介绍了三种常见的用于电力系统信号分析的分析方法,根据不同分析方法的理论基础和适用条件对三种方法进行比对并阐述了各自的优缺点。然后,根据各种非线性负载不同的非线性特性,将电力系统中的非线性负载分为铁磁饱和型、电弧型和电力电子开关型三类,分析阐述了各类非线性负荷的工作特性及其产生谐波的基理。通过搭建电路和ATP仿真模块对三种不同非线性负载的工况进行模拟,获取相应的谐波信号作为待分析对象。 利用快速傅立叶变换,小波变换多分辨分析和分形分析三种方法对不同非线性负载产生的谐波电流信号进行研究分析,选取不同特征参量并在MATLAB中进行仿真计算,得到了谐波总畸变量、峰值系数、形式系数、信号的改进能量分布曲线中心点、计盒维数等特征参量。文章最后分析并阐述了各个特征量的物理意义,将同一负载的不同特征量整合,建立了不同非线性负载谐波源的识别判据。