1. 研究目的与意义
选题背景:谐波被认为是电网的一大公害，人们重视对谐波的研究，提出了多种谐波检测方法。本课题分析几种常用的谐波检测方法，利用仿真软件进行验证和对比。选题意义:首先,谐波的危害十分严重,谐波能降低电能的生产、传输和利用效率,使电气设备因过量发热而发生故障或烧毁;其次,现代居民对供电质量的要求很高,提高电能质量需要对电力谐波进行抑制和补偿,而需要进行怎样的游波抑制和补偿是以电力系统谐波分析的结果为依据的;最后,治理谐波污染、营造绿色电力环境,绿色电力系统的主要标志就是无谐波。目前,谐波检测主要存在的问题有:算法速度和准确度的矛盾。有些算法仅停留在计算机仿真阶段;在线实时性差;谐波检测精度不高等。要保证电力系统的稳定高效运行,必须将谐波含量控制在允许范围之内。为了达到此目的,必须准确分析电力系统谐波的各项参数。因此研究一种精度高、实时性好的谐波检测方法和检测装置是一个具有重要现实意义的研究课题。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：电力系统谐波的检测时用的方法：基于傅里叶变换的谐波检测法存在频谱泄漏、栅栏效应等问题，基于瞬时无功功率理论的控制电路相对复杂，耗费大，所需计算量较大。
基于瞬时无功功率的谐波检测法：p-q法，没有考虑零序分量，当三相系统不平衡或有畸变时，其测量准确度有较大误差。
d-q法，实时性好，可检测基波电流有功分量，无功分量和谐波分量，但对参数依赖性大。
3. 国内外研究现状（文献综述）
谐波分析与检测早期是从19世纪初至20世纪20～30年代开始，德国学者发现在电力拖动、电化学、电冶金方面使用汞弧整流器而造成电压、电流波形的畸变，提出静态整流器产生的波形畸变问题，由此对电力系统谐波的研究达到了第一个高潮。1945年J．C．Read发表了经典的有关交流器谐波的论文，标志着早期的谐波研究工作暂时性的结束。到了20世纪80年代以来，随着大量的非线性电力电子装置在电力系统中的广泛应用，谐波造成的危害网益严重，既而也促使谐波研究的蓬勃发展。嗣前，谐波分析与检测技术的研究仍是一个非常活跃的领域，各种各样的谐波分析与检测方法已经超越?电力系统习惯上的范畴，渗透到了电工理论、电网络理论、电力电子学、数字信号处理、计算机技术系统仿真技术、控制理论与测试计量技术及仪器等其它学术领域，并形成了特有的理论体系和研究方法【5】。
交流电网中的谐波模型包括交流电网本身的谐波数学模型以及组成电网的各种装置的谐波模型。交流电网谐波数学模型一般是指，在对交流电网进行谐波分析时，当电网所含的全部装置或器件特性的数学形式。装置或器件的谐波模型是其谐波物理特性的数学抽象，它可以是一些标准的理想电气元件组成的电路，也可以是表征装置或器件特性的数学方程式[1]。
在谐波分析方面，常用的方法有快速傅里叶变换(fast Fourier transforill，FFT)，人工神经网络，奇异值分解(singular value decomposition，SVD)，小波变换分析法，基于扩展Prony算法的谐波分析算法，基于Pisarenko算法的谐波分析方法等。而基于FFT是目前谐波分析中最基本的方法，广泛应用于谐波分析仪器当中；小波分析方法谐波分析方法的热门闯题，是曩前正在研究的新方法、新理论，它可以提高谐波分析的实时性和精度[2]。小波变换作为一种新的时频分析工具,它在频域和时域同时具有局部化能力,能够得到信号在某一特定时间段上的频率分布,将各种交织在一起的不同频率组成的混合信号分解成不同频率的信号块.近年来,小波变换方法在信号处理、故障诊断等工程技术领域中得到了较为广泛的应用.作者提出了一种基于小波变换和FFT相结合分析电能质量信号的方法,用小波变换检测电能质量信号的间断点,对由间断点分段得到的信号用FFT进行频谱分析,并进行了计算机仿真,取得了较满意的结果。基于傅里叶变换的谐波检测法具有实现简单，功能多且使用方便的优点，适用于平稳信号，基于瞬时无功功率理论的谐波检测法，具有实时性比较好，延时小，既能检测谐波，又能补偿无功的优点，适用于实时性要求不是非常高的场合[4]。电力系统谐波和间谐波至少需要在以下几个方面作进一步的研究：冲击性负荷，新能源和电动汽车，研究如何从谐波问题的角度正确评估它们对电网的影响。电网的畸变波形,给传统功率理论带来一系列无法解释的问题,谐波的高精度检测已不仅仅是电能质量检测的需要,更将带来功率计量领域的变革,结合新的功率计算标准,需研究适合高精度功率计量谐波测量算法.为正确评估新能源接入电网带来的谐波影响,需要对新能源单独产生的谐波影响进行评估,进而给谐波检测带来新的问题,即:如何在新能源不脱网的情况下,对其单独产生的谐波检测进行评估;在已知背景谐波和并网谐波的情况下,如何计算其单独产生的谐波等[6]。
4. 研究方案
研究电力系统谐波检测问题，有源滤波器是抑制电网的有效手段，建立MATLAB的仿真模型，对基于瞬时无功功率理论的几种谐波检测方法：p,q检测法，ip-iq检测法进行研究比较，研究电力系统谐波的抑制措施，通过仿真实验得出，在不同的负载以及负载突变的情况下，可以得到最优的检测结果。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；
第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；复习电力系统谐波以及MATLAB的相关内容。
第 3 周 翻译相关英文资料不少于3000汉字；修改并上传。
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