[发明专利]一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法及系统，该方法包括：通过三角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理，确定低频非平稳间谐波与电压波动的相互影响机理；通过数学分析方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理，明确低频非平稳间谐波与电压波动的定量转换关系；根据能量守恒定律和混沌动态模型，建立描述低频非平稳间谐波发射特性的交流电弧炉仿真模型；基于建立的交流电弧炉仿真模型，获取交流电弧炉的电压、电流数据，采用遗传蚁群算法对仿真模型进行参数辨识；通过仿真方式获取电弧炉低频非平稳间谐波的发射特性。该方法及系统有利于获取大功率电弧炉低频间谐波的发射特性。

技术领域

本发明属于电力设备领域，具体涉及一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法及系统。

背景技术

随着大功率电弧炉接入电网的容量及数量的增加，该类负荷产生的非平稳间谐波和大功率冲击对配电网电能质量的影响日趋严重。如福建电网大功率电弧炉用户三山钢铁厂(50吨电弧炉)生产时造成所接入的110kV太平变及九越变多套保护频繁启动，主变在带负载时产生严重的噪声，还导致接在同一35kV母线上的三山精密铸件有限公司设备损坏，赤岭电厂等发电企业发电机发生定子振动、局部发热异常。

目前，国内外针对电弧类设备低频非平稳间谐波发射特性所开展的研究分析还较少，国内的一些专家学者针对用于电压波动研究的电弧炉模型、间谐波与电压波动相互影响机理开展了研究分析，大都从电弧的随机性出发，基于随机理论或者混沌理论来建立电弧炉的相关模型，然而，现有电弧炉模型基本只适用于电压波动的研究，是否适用于超高功率电弧类设备低频非平稳间谐波发射特性的研究还有待商议，并且现有模型难以体现电弧类设备对配电网稳定运行影响的模型，而且未揭示典型非平稳间谐波干扰源发射特性及其影响因素。因此，有必要建立适用于低频非平稳间谐波研究的大功率电弧类模型，研究大功率电弧类设备低频非平稳间谐波发射特性，为低频间谐波的干扰源分析及低频间谐波在电网中传播特性的分析提供支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法及系统，该方法及系统有利于获取大功率电弧炉低频间谐波的发射特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法，包括以下步骤：

通过三角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理，确定低频非平稳间谐波与电压波动之间的相互影响机理；通过数学分析方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理，明确低频非平稳间谐波与电压波动之间的定量转换关系；

基于得到的低频非平稳间谐波与电压波动之间的相互影响机理及定量转换关系，根据能量守恒定律和混沌动态模型，建立描述低频非平稳间谐波发射特性的交流电弧炉仿真模型；

基于建立的交流电弧炉仿真模型，获取交流电弧炉的电压、电流数据，采用遗传蚁群算法对所述交流电弧炉仿真模型进行参数辨识；

基于参数确定的交流电弧炉仿真模型，通过仿真方式获取电弧炉低频非平稳间谐波的发射特性。

进一步地，通过三角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理，处理后的电压波动信号为基波和一对间谐波信号的叠加，处理后的间谐波信号为赋值调制AM信号和相位调制PM信号的叠加，即间谐波引起电压闪变的部分为幅度调制和相位调制的叠加；通过对处理后的电压波动信号进行分析，得到由电压波动引起的间谐波参数；通过对处理后的含有间谐波分量的信号进行分析得到：当信号中包含间谐波分量时，因为间谐波分量幅值、频率和相位参数的不同，对基波产生不同程度的幅值、相位调制效应的影响，从而引起不同程度的电压波动。

进一步地，建立的交流电弧炉仿真模型由电弧静态模型和电弧动态模型两部分组成。

进一步地，所述电弧静态模型根据能量守恒定律获得。