电能质量分析与控制技术

工业技术　一ＳＣ　ＮＣ　＆１　ＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　ＩＮＦ！　ＯＲＭＡＴｉ　　：ＯＮ般来说，单点接地用于简单电路，不同功能模块之间接地区　因为信号跨越了不同电源层后，它的回流途径就会很长了，容　分，以及低频（ｆ１　０ＭＨｚ）电路时就要采用多点接地了或者多　易受到干扰。当然，不是严格要求不能跨越电源分割，对于低　昙板（完整的地平面层）。　速的信号是可以的，因为产生的干扰相比信号可以不予关心。　信号回流和跨分割的介绍：对于一个电子信号来说，它需　对于高速信号就要认真检查，尽量不要跨越，可以通过调整电　要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径，所以如何处理这　源部分的走线。（这是针对多层板多个电源供应情况说的）。　个信号回流就变得非常的关键。　单板上的信号如何接地　第一，根据公式可以知道，辐射强度是和回路面积成正比　对于一般器件来说，就近接地是最好的，采用了拥有完整　的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环越大，它对外辐　地平面的多层板设计后，对于一般信号的接地就非常容易了，　射的干扰也越大，所以，Ｐ　ＣＢ布板的时候要尽可能减小电源刚　基本原则是保证走线的连续性，减少过孔数量，　近地平面或　路和信号回路面积。　者电源平面，等等。　第二，对于一个高速信号来说，提供有好的信号回流可以　单板的接口器件如何接地　保证它的信号质量，这是因为ＰＣＢ上传输线的特性阻抗一般是　有些单板会有对外的输入输出接口，比如串ＦＩ连接器，网　以地层（或电源层）为参考来计算的，如果高速线附近有连续　ＦＩ　ＲＪ４５连接器等等，如果对它们的接地设计得不好也会影响到　的地平面，这样这条线的阻抗就能保持连续，如果有段线附近　正常工作，例如网口互连有误码，丢包等，并且会成为对外的　没有了地参考，这样阻抗就会发生变化，不连续的阻抗从而会　影响到信号的完整性。所以，布线的时候要把高速线分配到　近地平面的层，或者高速线旁边并行走一两条地线，起到屏蔽　和就近提供回流的功能。　第三，为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割，这也是　电磁干扰源，把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出　块的接ＦＩ地，与信号地的连接采用细的走线连接，可以　串上０欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上　噪音过到接ＦＩ地上来。同样的，对接ＦＩ地和接ＦＩ电源的滤波也　要认真考虑。　一电能质量分析与控制技术　段天明　（哈尔滨电业局１５００４６）　摘要：电能质量的重要性随着国民经济的快速发展而不断增强，并Ｉｑ益受到电力部门和消费者的重视。阐述了电能质量的基本　理论问题及其分析研究方法，介绍了电能质量的相关控制策略和技术。　关键词：电能质量　分析方法　控制技术　中图分类号：ＴＭ６３　文献标识码：Ａ　随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自　动化，电网中各种非线性负荷及用户不断增长；各种复杂的、　精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的　矛盾越来越突出，用户对电能质量的要求也更高，在这样的环　境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术，分析我国　电能质量管理和控制的发展趋势，具有很强的观实意义。　时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要　的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现　象进行研究。目前较通用的时域仿真程序有ＥＭＴＰ、ＥＭＴＤＣ、　ＮＥＴＯＭＡＣ等系统暂态仿真程序和ＳＰＩＣＥ、ＰＳＰＩＣＥ、ＳＡＢＥＲ　等电力电子仿真程序。　采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的　最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。　１．衡量电能质量的主要指标　此外，在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。　由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人　２．２频域分析法　们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术　频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波　指标都有较为一致的认识。　潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。　压偏差：是电压下跌（电压跌落）和电压上升（电压隆起）的总　频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有　称。　频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，　各国对于该项偏差标准都有相关规定。　电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均　值超过规定的标准。　谐波和间谐波：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为　谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，　小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。　电压波动和闪变（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ＆ｆｌｉｃｋｅｒ）：电压波动是指　在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出０．９～１．　１倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照　明灯的视觉影响。　２电能质量分析方法　２．１时域仿真法　定局限性，因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。　其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用，因此可精确描　述其动态特性。缺点是计算量大，求解过程复杂。　２．３基于变换的方法　在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有　Ｆｏｕｒｉｅｒ变换、神经网络、二次变换、小波变换和Ｐｒｏｎｙ分析　等５种方法。　２，３．１神经网络法　神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基　础，它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可　用来描述认知、决策及控制的智能行为。　神经网络法的优点是：可处理多输入一多输出系统，’具有　自学习、自适应等特点。不必建立精确数学模型，只考虑输入　输出关系即可。缺点是：存在局部极小问题，会出现局部收　敛，影响系统的控制精度；理想的训练样本提取困难，影响网　一科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　８７　维普资讯 http://www.cqvip.com

２ＱＱ自　：］　ＳＣＩＥＮＣＥ＆Ｔ　ＥＣＨＮＯＬ　ＯＧＹ　ＩＮＦＯＨＭＡＴＩＯＮ　工业技术　络的训练速度和训练质量；网络结构不易优化。　２．３．３二次变换法　二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。　该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能　量函数。　二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的　时刻；精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地　估计原始信号的谐波分量幅值；不具有时域分析功能。　模糊逻辑控制：知道被控对象精确的数学模型是使用经典控　制理论的”频域法”和现代控制理论的“时域法”设计控制器的　前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法，无需对系统　建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息　的表达和处理方式，对系统特征进行模糊描述，来降低获取系　统动态和静态特征量付出的代价。　非线性鲁棒控制：超导储能装置（ｓＭＥｓ）实际运行时会受到　各种不确定性的影响，因此可通过对ＳＭＥＳ的确定性模型引入干　扰，得到非线性二阶鲁棒模型。对此非线性模型，既可应用反　２．３．４小波分析法　小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过　馈线Ｉ生化方法使之全局线性化，再利用所有线性系统的控制规律　程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局　进行控制，也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。　部变化行为。常用的小波基函数有：Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ小波，Ｂ小波，　３．２ＦＡＣＴＳ技术　Ｍｏｒｌｅｔ小波Ｍｅｙｅｒ小波等。　ＦＡＣＴＳ，即基于电力电子控制技术的灵活交流输电，是上　ＥＰＲＩ）提出的。它通过　小波变换的优点是：具有时频局部化的特点，特别适合　世纪８０年代末期由美国电力研究院（突变信号和不平稳信号分析。可以对信号进行去噪、识别和数　控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接　据压缩、还原等。缺点是：在实时系统中运算量较大，需要　近线路的热稳极限。采用ＦＡＣＴＳ技术的核心目的是加强交流输　如Ｄ　ＳＰ等高价格的高速芯片；小波分析有“边缘效应”，边　电系统的可控性和增大其电力传输能力。　界数据处理会占用较多时间，并带来一定误差。　目前有代表性的ＦＡＣＴＳ装置主要有：可控串联补偿电容　器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮　３．电能质量的控制策略与技术　流控制器等。　３．１几种电能质量控制策略　３．３用户电力技术　Ｐ　Ｉ　Ｄ控制：这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构　用户电力技术就是将电力电子技术、微处理机技术、自动　简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，易于在工程中实现。　控制技术等运用于中低压配电系统和用电系统中，其目的是加强　当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模　配电系统的供电可靠性，并减小谐波畸变，改善电能质量。该　型时，应用Ｐ　Ｉ　Ｄ控制技术最为方便。其缺点是：响应有超调，　技术的核心器件ＩＧＢＴ比ＧＴＯ具有更快的开关频率，并且关断　对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。　容量已达ＭＶＡ级，因此ＤＦＡＣＴＳ装置具有更快的响应特性。　空间矢量控制：空间矢量控制也是一种较为常规的控制方　用户电力技术概念的提出，有助于供电部门提供高可靠性和　法。其原理是：将基于三相静止坐标系（ａｂｃ）的交流量经过派克　高质量的电力，也有助于满足各种新工艺用户对电力供应的更高　变换得到基于旋转坐标系（ｄｑ）的直流量从而实现解耦控制。常规　要求。目前主要的ＤＦＡＣＴＳ装置有：有源滤波器（ＡＰＦ）、动态　的矢量控制方法一般采用ＤＳＰ进行处理，具有良好的稳态性能　电压恢复器（Ｄ　Ｖ　Ｒ）、配电系统用静止无功补偿器（Ｄ　与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。　ＳＴＡＴＣＯＭ）、固态切换开关（ＳＳＴＳ）等。　大型轴流式水轮机转轮造工艺研究　唐勇　（哈尔滨电机厂制造工艺部　１　５０００１）　中图分类号：ＴＫ７３３＋．３　文献标识码：Ａ　转轮体重量：３０吨　３．主要研究内容　远消耗不尽的能源。随着水力发电技术的迅速发展和西部大开　本课题的研究内容及方法主要包括二个方面：转轮体外球面　发，我国各地的水电站也迅速建设起来。目前水电站建设是以中　加工工艺研究；转轮叶片轴孔加工工艺研究　小型机组为主，其中轴流、贯流机组在中小型水电站建设中应用　最为广泛。由于轴流和贯流机组的转轮结构大致相同，下面我以　４．主要研究内容　大型轴流式水轮机转轮的加工工艺作为研究，其他小型机组将以　４．１转轮体外球面的加工　其作为参考，触类旁通。　根据现有厂家的设备情况，转轮体外球面的加工可选用２种　我们以某个电站水轮机发电机组为原型，研究一下大型轴流　机床，一种是带数控功能的新型立车，一种是普通立车，不带　式水轮机转轮体的加工工艺。　数控功能。在历史比较悠久的水电制造厂家，由于起步比较早，　１．前言　自然界有多种能源，目前已被利用的能源主要有热能、水　能、风能和核能。水能是一种最经济的一次能源，也是一种用　２．基本参数　转轮体直径：　２８５０ｍｍ　转轮体高度：２０８０ｍｍ　叶片轴孔直径：　１　２５０ｍｍ　叶片数量：４片　如果设备更新比较缓慢或设备投资比较少，那么现在使用的机床　就比较老，普遍不带数控功能。对于没有数控功能的立车，我　们只能采用传统的靠模加工方法，这就需要制造一套靠模和靠模　刀架，加工时靠模刀架走靠模加工球面；而具有数控功能的立车　可直接编程走程序加工。　４．２转轮体外球面的靠模加工工艺　８８科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ