基于模态分析法的无源滤波器优化配置

论文摘要

早在19世纪末,当交流电以一种新兴的动力形式出现时,人们就发现了系统中电压、电流存在畸变的问题。随着近代工业的不断发展,电力系统中各种负荷不断增加,特别是非线性负荷的增加,使得电网中谐波的影响越来越严重,甚至危害到电力系统本身及各种用电设备的安全运行,谐波的研究和治理已经成为一项重要研究课题。无源滤波器成本相对较低、容量大、功能易于实现,是目前我国抑制谐波的主要方法。本文以油田电网为研究背景,分析了电网谐波实际测量数据,建立了配电网中谐波源及各元件的谐波模型,无源滤波器及其优化配置的数学模型。同时,运用模态分析法检测系统中存在的谐波谐振现象以及无源滤波器引起的谐波放大问题,提出了一种基于模态分析法的无源滤波器优化配置方法,在保证网络节点谐波电压和总畸变率符合谐波标准以及滤波器安全可靠运行的前提下,使得全网滤波器的投资费用最少。最后,通过三个配电系统的算例,验证了算法的有效性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 配电网及滤波装置的数学模型
• 2.1 配电网谐波模型
• 2.1.1 发电机模型
• 2.1.2 变压器模型
• 2.1.3 输电线路模型
• 2.1.4 负荷模型
• 2.1.5 谐波源模型
• 2.2 无源滤波器的模型
• 2.2.1 单调谐滤波器
• 2.2.2 高通滤波器
• 2.2.3 数学模型
• 2.3 公用电网谐波标准
• 第3章 谐波放大问题的研究
• 3.1 并联谐振分析
• 3.1.1 并联谐振的特点
• 3.1.2 LC 与系统并联谐振分析
• 3.2 串联谐振分析
• 3.2.1 串联谐振的特点
• 3.2.2 LC 与系统串联谐振分析
• 3.3 谐波放大分析
• 3.3.1 模态分析法
• 3.3.2 模态分析法对并联谐振的分析
• 3.3.3 模态分析法对串联谐振的分析
• 第4章 无源滤波器的优化配置
• 4.1 滤波器配置的数学模型
• 4.1.1 目标函数
• 4.1.2 约束条件
• 4.2 基于模态分析法的滤波器位置的选择
• 4.2.1 参数配置原理
• 4.2.2 算法流程图
• 4.3 基于改进遗传算法的滤波器参数的确定
• 4.3.1 编码
• 4.3.2 目标函数值的计算
• 4.3.3 遗传操作
• 4.3.4 违反电压约束的处理
• 4.3.5 谐波放大的约束
• 4.3.6 收敛条件
• 4.3.7 算法流程图
• 4.4 滤波器优化配置流程图
• 第5章 算例分析
• 5.1 18 节点算例
• 5.1.1 算例接线图及相关参数
• 5.1.2 配置结果
• 5.1.3 算法对比
• 5.1.4 谐波放大分析
• 5.2 20 节点算例
• 5.2.1 算例接线图及相关参数
• 5.2.2 配置结果
• 5.2.3 算法对比
• 5.2.4 谐波放大分析
• 5.3 配电网实例
• 5.3.1 算例接线图及相关参数
• 5.3.2 谐波放大分析
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢