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电能质量扰动源定位算法的研究
电能质量扰动源定位算法的研究
摘要：电能质量（PowerQuality，PQ）是衡量电能使用的可靠性、经济性和安全性的重要指标。当前，电能质量扰动的防治已成为电力行业亟需解决的问题。在电能质量扰动源定位中，精确地确定扰动源的位置是非常必要的。本文将介绍电能质量扰动源定位算法的研究。
关键词：电能质量；扰动源；定位算法；
1.引言
随着电力电量不断增长和供需矛盾日益加剧，电能质量（PQ）问题越来越严重。它引起的直接和间接经济损失愈来愈大，影响到电力用户的正常使用，更严重的还会导致人身财产安全事故。电能质量问题主要包括电压波动、电压闪变、谐波畸变和电磁干扰等方面。这些问题给电力系统的运行管理带来巨大的挑战。因此，电能质量扰动的防治已成为电力行业亟需解决问题之一。
电能质量扰动源定位是电能质量扰动分析中的一个重要环节。在电能质量扰动分析过程中，精确地确定扰动源的位置是非常必要的。如何快速准确地定位PQ扰动源是目前电力系统面临的一个重要课题。在国内和国际上，对电能质量扰动源定位问题研究已经进行了一些探讨。
在本文中，将介绍电能质量扰动源定位算法。首先，将讨论电能质量扰动的来源及其影响。随后，将介绍电能质量扰动源定位的方法。最后，将讨论该算法的应用前景。
2.电能质量扰动的来源及其影响
电能质量扰动是由各种机电设备和非机电设备引起的，主要包括电压波动、电压闪变、谐波畸变、中性点偏移和电磁干扰等。这些扰动对电力系统的生产、运输、供电和使用都有一定的影响。以下列举了电能质量扰动的常见类型及其影响。
1）电压波动：电压波动是指电力系统中电压的瞬间性变化，其周期在1秒以上。它是由系统中的电源或大功率负载引起的。电压波动会对工厂生产和住宅生活产生很大的影响，如使设备频繁停机、暴烤断路器、闪光灯闪烁等。
2）电压闪变：电压闪变是指短时电压的变化，其周期在0.5秒以内。它是由突然大功率负载和其他因素引起的。电压闪变会对工厂生产和电信通信产生显著的负面影响。
3）谐波变形：由于非线性负载，如变频器、整流电源、电炉等的存在，而使电源电压和电流的频率不同部分合成起来发生变形。谐波变形会影响设备的工作力度，增加振动和加速设备的损坏。
4）中性点偏移：中性点偏移经常发生在三相不平衡电源系统中。中性点偏移会导致第三次谐波电流并使其通过地线流回电源，影响到电缆沿线的设备，甚至导致设备内部的容量失效。
5）电磁干扰：电磁干扰是由雷电、功率设备、设备调试组成的高频干扰，在电子产品和其它设备上会产生影响，比如距离电视的影像和音效等。
3.电能质量扰动源定位算法
在PQ扰动源定位的过程中，如何快速准确地定位扰动源的位置是一个复杂的问题。为了解决这个问题，许多方法已被提出。一个常见的PQ扰动源定位方法是基于压缩感知（CompressedSensing，CS）的方法，它是最近提出的一种基于稀疏性原则的信号处理技术。
基于CS的PQ扰动源定位算法，即利用压缩传感器获得的离散样本来重构扰动场，并利用仿真和实操数据对扰动源进行定位。该算法基于随机分布的传感矩阵采样参数，运用稀疏信号重构算法把个别组分PQ扰动源的分布情况描述为一个稀疏度高的向量，然后通过相关性计算的方法，根据重构得到的扰动场图像可确定扰动源的位置。
4.算法应用前景
尽管CS算法在短时区域估计中得到了很好的效果，但在出现高频扰动信号时的先决条件“频率稳定”和“相位同步”仍是它的缺点。因此，本算法仅在低频扰动信号的场景下适用，而在高频场景下需要引入其他的PQ扰动信号处理技术。然而，由于该算法具有精度高、鲁棒性强、实施简单等优点，其应用前景较为广泛。
结论
本文介绍了电能质量扰动源定位的方法以及基于压缩传感器信号处理技术的算法。虽然目前PQ扰动源定位方法仍存在需要解决的问题，但该算法在低频场景下被证明是一种精确可靠的方法。该算法的应用前景较为广泛，可帮助电力系统及用户更好地维护电能质量。