IEEE Std 1459-2010标准分析及其在谐波责任评判中的应用研究

摘要

随着大功率电力电子器件的快速发展，导致用电设备中非线性不对称负载所占比重越来越高，大量谐波电流、负序电流以及零序电流注入电力系统导致其谐波污染和三相不平衡问题日益突出。在此背景条件之下，依据传统功率理论已不能很好的解决对电网功率、电能指标的计算等实际问题。IEEE Std1459-2010标准是在总结数年来功率理论研究成果的基础之上推出的同时适用于正弦和非正弦、对称和非对称条件下的功率标准，这是功率理论研究领域具有重要意义的一大进步。本文以IEEE Std1459-2010标准为研究对象，就标准主要内容、标准影响以及标准在谐波责任评判方面的应用等方面展开研究。
　　阐述了IEEE Std1459-2010标准对电压、电流、功率等电气量和谐波畸变率、功率因数等电能指标的定义以及与其他功率理论的区别与联系。分析在非正弦、不平衡条件下标准采用“等效”方式对视在功率进行计算的方法及其等效视在功率详细分解情况，为全面、深入的理解和应用该标准奠定良好基础。
　　受IEEE Std1459-2010标准中“等效”的思想启发，提出一种新的视在功率计算方法:保持负载侧电压不变，在保证线路损耗不变的约束条件下调节线路电流使负载和电流调节网络获得的有功功率最大，此时最大有功功率等于负载的视在功率。该新方法同时适用于非正弦、不平衡条件，有助于功率因数的合理计算。在分析影响功率因数因素的基础上，通过具体示例与传统视在功率、算数视在功率、矢量视在功率等进行比较分析，以研究不同视在功率实际应用特性。结果表明:基于新的视在功率得到的功率因数能够体现不同不利因素对电能传输的影响，且影响程度越大功率因数越小，进一步说明该视在功率计算方法的有效性。
　　根据衡量指标的不同，目前谐波责任评判方法主要包括:谐波电流评判方法、谐波电压评判方法和谐波有功功率评判方法。阐述了每种方法的内容，通过相互对比明晰每种方法的优缺点。谐波电流和谐波电压评判方法是通过供用电双方各自在公共连接点处产生的谐波电流和谐波电压与公共连接点处谐波电流和谐波电压的比值来进行供用电双方谐波责任评判，但两种评判方法与比较难确定的谐波阻抗密切相关;谐波有功功率评判方法是根据公共连接点处谐波有功功率的正负进行谐波责任评判，但是该方法对供电侧和负载侧谐波电流角度过于敏感，且无法进行定量分责。
　　根据IEEE Std1459-2010标准中对功率的详细分解，通过构造一个谐波责任评判功率提出一种可以定量计算谐波责任的非有功功率谐波责任评判方法，举例分析表明，根据该方法进行谐波责任评判是有效的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 功率理论研究现状

1．2．2 谐波责任评判研究现状

1．3 主要研究内容

2 IEEE Std 1459-2010标准主要内容概述

2．1 单相系统

2．1．1 单相正弦系统

2．1．2 单相非正弦系统

2．2 三相系统

2．2．1 三相正弦系统

2．2．2 三相非正弦系统

3 基于等效的视在功率计算新方法

3．1 影响系统电能传输效率的因素分析

3．2 等效视在功率计算及合理性分析

3．2．1 等效视在功率计算新方法

3．2．2 等效视在功率合理性分析

3．3 等效视在功率的应用前景

4 IEEE Std 1459-2010标准在谐波责任评判方面的应用

4．1 公共连接点谐波电压、谐波电流和谐波有功功率

4．1．1 谐波责任评判方法

4．1．2 不同谐波责任评判方法的比较分析

4．1．3 谐波有功功率与PCC处谐波电压的关系

4．2 基于IEEE Std 1459-2010标准的谐波责任评判

4．2．1 基于视在功率分解量的谐波责任评判功率构造

4．2．2 非有功功率方法

4．2．3 算例分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果