電能質量擾動量的判定與識別方法

文/鐘振鑫

電能是現時社會被廣泛使用的一種能源，它的運行質量直接關系到我國的經濟發展水平，電力系統的正常運轉是各行各業穩定發展的基礎。隨著我國經濟的不斷發展，電力系統 的電力負荷越來越重，電力負荷結構向著多元化和繁雜化方向發展。尤其是電力電子裝置及自動化水平設備的廣泛應用，電器產品性能和電子效率越來越高，這類電器產品的用電負荷會造成電網中的電流和電壓不穩定。從而給電力系統造成干擾，最終影響電能質量。

1 電能質量的概況

1.1 電能質量的內涵

電能質量就是電力在運行過程中，保證電力的電壓、電流、供電等方面的正常運轉。對于電能質量的定義，學界尚未形成一個統一的概念。大多認為合格的電能質量是包含各電力設備之間都協調正常工作。保證電力在運轉過程中的電流、電壓和頻率不出現問題。

2 電能質量擾動量判斷現狀

隨著社會對電力的需要越來越大，電力系統的負荷也隨之不斷加大，從而導致電能質量的問題也日益突出，必須要采取切實可行的方法去解決電能質量的問題，現時處理電能質量擾動方法有三種，分別是頻域分析、時域仿真和基于變換。

2.1 頻域分析

此方法的重心傾向于研究各種諧波的問題，其研究的工作只要有兩個方面：

（1）頻率掃描；

（2）諧波潮流計算問題。

電力電子設備的廣泛使用，其應用過程中會產生負載非線性問題，針對這個問題，電力研究專家研究出了一種新的計算方法，這計算方法就是混合諧波潮流計算方法。該方法結合了兩種方法。通過諧波潮流計算和時域仿真程序混合運用來保證電能質量。在正常情況下，在充分考慮諧波潮流計算方法的影響，用公式解出動態電流矢量，即解負載各次諧波狀態下的動態諧波潮流解。為了精確表達電能質量的動態特性，必須要注意非線性負載控制下電力系統的反應程度。這種方法是缺點是運算量巨大，運用公式的求解難度大。

2.2 時域仿真方法

電力系統在其運行時，可以通過時域仿真程序來進行監測，時域仿真方法就是用該程序來研究電能質量擾動的情況，不過該方法的研究有其局限性，在電能質量擾動問題中，它重心的傾向于研究暫態現象。當今比較受歡迎的時域仿真程序主要有兩大類程序，分別是電力電子仿真程序和暫態仿真程序。電力電子仿真程序包含spice、pspice 和saber 等程序。暫態仿真程序包含emtp、netomac、emtdc 和emtp等程序。這些程序在電力系統中被廣泛用使用。

2.3 基于變換的方法

基于變換的方法多種多樣，要根據電能質量的實際運用來選擇合適的方法。其主要方法有DQ 變換方法、數學形態學法、小波變換、S 變換和傅立葉變換方法等方法，其中傅立葉變換方法是比較常用的方法。它可以實現將頻域和時域統一聯系起來使用。是一種非常實用的分析工具。傅立葉變換方法具備完備和正交等優點，在現代頻譜分析上非常具有優勢。因此在電力系統的分析領域上有著重要的應用。

3 電能質量擾動識別研究

根據電力系統的運行情況，精確分析、分類和識別電能質量的擾動信息，這是有效提高電能質量的一種方法。如果采取人工鑒別的方法來分析監測擾動信號，這樣無疑是一種低效繁瑣工作方法。隨著智能科技的發展，其所衍生出來的多種方法被廣泛應用到電力系統中，因此如今電能質量問題大多采用了自動分類識別的方式。其主要分類方法有如下幾種：

3.1 神經網絡方法

識別電能質量擾動問題的方法多種多樣，常見的比較受歡迎的方法就是神經網絡。神網絡電力非線性處理速度快，能快速解問題答案，有自學習能力和大規模分布并行處理數據的能力，這些優勢使得它在電能質量擾動分類識別中發揮非常重要的作用。它通過仿效人體大腦的運作原理，整合各種各樣的大腦神經元，將其統一組合成一個功能強大的神經網絡，然后通過神經網絡系統來分析、存儲、分類、識別種信息，完成系統的預測功能。神經網絡常常和信號分析一起應用。

3.2 專家系統分類法

通過人機對話，構建電能質量運行的知識庫和數據區，保證解釋器和邏輯推理器的高效運轉。用以上方式來組成專家系統。它現時被廣泛應用到電力系統中，是一種應用成熟度也非常高的分類方法。專家系統能高效地自動分類各種信號，保證電能質量的正常工作。其工作原理是，第一對信號進行分析總結，構建信號知識庫。第二提取信號波形的特征量，將其形成系統化的知識庫知識。并形成知識規則。然后將建立的整個知識庫放到專家系統中，一旦搜索特定的信號數據樣本，就會從知識庫中獲取預先儲存好的信號數據樣本，通過特征匹配來鎖定擾動信號的類別。再進一步返回到用戶界面供用戶使用。

3.3 支持向量機

支持向量機是運用統計學的分類知識而發展形成的一種方法。SVM 理論在小樣本解決方案，處理非線性問題和識別高維模式的問題上有著非常明顯的優勢。它在諸多領域都發揮著非常重要的作用。如故障診斷、圖像識別、語言識別和文本分類等領域，它優化了電能質量擾動信號的分類效率。保證在運行過程中尋找最優解。這種方法的檢測結果效率高精度好，但是缺點是需要輔助特征值多，會大大拖慢運行速度，算法的難度會大大提高。

4 結語

社會經濟的發展依靠電力系統的供電，只有保證電力系統的正常運行，提高電能質量，才能有效保證社會經濟的穩定發展。因此必須要運用科學的方式來進電能質量的擾動量進行判定，保證能快速識別擾動問題的原因。根據成因尋找最優解。從而保證電能質量的有效工作。