1、 CHENGNAN COLLEGE OF CUST 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目题目： 南津渡水电站谐波污染研究 与滤波装置设计 学生姓名：学生姓名： 鲁鹏鲁鹏 学学 号：号： 200782250239200782250239 班班 级级: : 07020702 专专 业：业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 指导教师：指导教师： 马马士士英英 20112011 年年 6 6 月月 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 学生姓名学生姓名： 鲁鹏鲁鹏 学学 号：号： 200782250239200782250239 班班 级：级： 258210702258210702 所在院所
2、在院( (系系) ): : 电气与信息工程系电气与信息工程系 指导教师指导教师： 马马士士英英 完成日期完成日期: : 20112011 年年 6 6 月月 7 7 日日 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 电气与信息工程 学院 电气工程及其自动化 专业 班 题 目 南津渡水电站谐波污染研究南津渡水电站谐波污染研究 与滤波装置设计与滤波装置设计 任务起止日期： 2011 年 3 月 日 2011 年 6 月 日 学 生 姓 名 鲁 鹏 学 号 200782250239 指 导 教 师 马士英 教研室主任 年 月 日审查 院 长 年 月 日批准 一、一、毕业设计（论文）任务 毕业设计（
3、论文）任务 课题内容：南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计，对南津渡水电站谐波污染的原因、特 点进行调查分析，在分析的的基础上设计一种适合于南津渡水电站的滤波装置，并进行仿真验 证。 课题任务要求： 1、到办有大量高耗能企业的水电站进行调查实习，了解水电站高耗能企业谐波产生的原 因、特点及采取的相应措施。 2、阅读指定文献和其它有关文献，写出开题报告（其中文献综述部分中文字数应在 1000 以上） 。 3、根据某典型水电站高耗能企业谐波检测结果，设计出合理的无源滤波装置，并进行仿 真验证。 4、按照要求撰写毕业设计论文一篇。 5、通过毕业答辩 课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸） ：
4、1、论文一篇、论文一篇 内容应包括某典型水电站高耗能企业现场调研情况、某典型水电站高耗能企业谐波污染 原因及特点分析，无源滤波装置原理及电气接线设计计算过程、成果及有关的仿真分析。 论文要求用电脑打印，格式符合下列要求： （1）毕业设计（论文）题目 （2）目录 （3）内容提要（不少于 200 汉字，用中、英文书写） （4）正文 （5）参考文献（或资料） 。 2、相关内容外文文献翻译一篇、相关内容外文文献翻译一篇 中文字数不少于 3000。 3 3、开题报告一份、开题报告一份 其中文献综述部分中文文字不少于 1000。 主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定） 1 吴竟昌、孙树勤、宋文南等。
5、 电力系统谐波M。北京：水利电力出版社，1988。 2 吴竟昌. 供电系统谐波M. 北京:中国电力出版社,1998. 3（奥地利）George J.Wakileh 著，徐政 译。电力系统谐波基本原理、分析方法和 滤波器设计。北京：机械工业出版社，2003.5 4 林海雪 孙树勤。电力网中的谐波M。北京：中国电力出版社，1998 5 王兆安 杨 君 刘进军.谐波抑制和无功功率补偿M。 北京： 机械工业出版社， 1998.9 6 宋文南 刘宝仁。电力系统谐波分析M。北京：中电力出版社，1998 重印 7 中国电力科学研究院输配电工程中心. 南津渡水电站 35KV 滤波装置系统设计方 案. 2002
6、.10 8 陈怀琛、吴大正、高西全.MATLAB 及在电子信息课程中的应用M.北京：电子工业出 版社，2003.7 9 陈寄炎.动态无功功率与谐波抑制（译文集）M.四川：马鞍山钢铁学院学报编辑 部.1985.10 10Li Hongmei,Li Zhenran, Zheng Peiying.Artificial Neural Network in Harmonic Reduction of STATCOM J. Electricity,2005,01 11George， Harmonious Waves in Power Systemspower system harmonics，1988 同
7、组设计者 注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。 2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。 3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载 二、毕业设计（论文）工作进度计划表二、毕业设计（论文）工作进度计划表 序序 号号 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）工文）工 作作 任任 务务 工工 作作 进进 度度 日日 程程 安安 排排 周周 次次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 毕业实习 2 阅读指定参考文献或其它有关文献 3 撰写开题报告 4 外文翻译 5 分析谐波污染的原因及特点，完成
8、无 源滤波装置设计，并进行有关的仿真 分析 6 整理资料、撰写论文 7 毕业答辩准备和毕业论文答辩 8 9 注：1. 此表由指导教师填写； 2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据； 3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。 三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表 时间 第 一 阶 段 第 二 阶 段 第 三 阶 段 内容 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 检 查 记 录 教师 签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决
9、定。 2. “组织纪律”一档应按长沙理工大学学生学籍管理实施办法精神，根据学生具体执行情况，如实填写。 3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议 4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。 四、学生毕业设计（论文）装袋要求：四、学生毕业设计（论文）装袋要求： 1. 毕业设计 （论文） 按以下排列顺序印刷与装订成一本 （撰写规范见教务处网页） 。 (1) 封面 (2) 扉 页 (3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献 (9)
10、致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等） (11) 附件 1：开题报告（文献综述） (12) 附件 2：译文及原文影印件 2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。 3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。 4.毕业设计(论文)成绩评定册一份。 5论文电子文档由各学院收集保存。 学生送交全部文件日期 学生（签名） 指导教师验收（签名） 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 摘 要 本文以南津渡水电站为例，分析了南津渡水电站谐波污染的原因和特点， 得出了南津渡水电站所建设的消耗丰水期剩余电能为目的， 以冶金和化工为主的 的高耗
11、能企业是造成水电站谐波污染的主要原因，谐波电流大,谐波电压低且谐 波电流频谱丰富是水电站谐波污染的主要特点的结论。 、 在比较有源滤波和无源滤波特点的基础上，选取无源滤波装置作为南津渡 水电站的滤波抑制方案，完成了滤波装置的设计。MATLAB 仿真实验表明所设计 的无源滤波装置具有较好的滤波效果。 关键词：水电站； 谐波污染；滤波器：最优化设计 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 NAN JIN DU HYDROPOWER STATION WITH FILTER DEVICE HARMONIC POLLUTION RESEARCH DESIGN ABSTRACT In this paper
12、 the hydropower station of nan jin du as an example, this paper analyzed the hydropower station of nan jin du as an example the reasons and characteristics, it is concluded that the south tianjin crossing point of the construction of the hydropower station remaining power consumption for the purpose
13、, the metallurgy and chemical own enterprise is mainly caused by hydropower station, the main reason for the harmonic pollution harmonic current, low voltage harmonic and harmonic current spectrum rich hydropower station is the main characteristics of the harmonic pollution of the conclusion. In the
14、 more active filter and passive filter based on the characteristics of the passive filter device, the selection of the tianjin as the cross of hydropower station, the completion of the filter inhibition filter equipment design. MATLAB simulation experiments show that the design of passive filter uni
15、t has good filtering effect. Key words：Hydraulic power plant;Harmonic pollution; Filter;The most optimal design 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 目录 1 绪论.1 1.1 引言.1 1.2 课题来源及研究的目的和意义.2 2 谐波的介绍3 2.1 谐波产生的原因3 2.2 谐波的危害.4 2.3 谐波的影响.5 2.3.1 谐波对电器和电机的影响.5 2.3.2 谐波对电网的影响5 2.3.3 谐波对电力系统其他运行设备的影响.5 2.3.4 谐波对继电保护及自动装置的影响.
16、6 2.3.5 谐波对继电保护整定的影响6 3 中、小型水电站谐波污染现状与特点7 4 解决中小型水电站谐波污染问题的对策.10 4.1 滤波装置的结构及接线方式.11 4.2 滤波装置参数选择的条件.12 5 仿真14 5.1 MATLAB 和 Simulink 的简介 14 5.2 MATLAB 命令和 Simulink 函数 14 5.3 变压器参数的计算 14 5.4 仿真的测试16 6 结论22 参考文献.23 致谢.24 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 第 1 页 共 24 页 第一章 绪论 1.1 引言 随着电力电子技术的发展，电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳
17、定、 经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响。谐波被认为是电网的一大公 害，同时也阻碍了电力电子技术的发展。因此，对电力系统谐波问题的研究已被人们逐 渐重视。谐波问题涉及面很广，包括对畸变波形的分析方法、谐波源分析、电网谐波潮 流计算、谐波补偿和抑制、谐波限制标准以及谐波测量及在谐波情况下对各种电气量的 测量方法等。 电能作为现代社会中使用最广泛的能源， 其应用程度是衡量一个国家发展水平的重 要标志之一。近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，电能 紧缺的问题已逐步解决，但与此同时，用户对提高电能质量的呼声也越来越高。 电能质量一般是指电压或电流的幅值、频率、波
18、形等参量符合规定值的偏差。90 年代以前电力系统中许多机电设备都能在上述参量相对较大的变化范围内正常地工作; 但是在 90 年代后期信息技术的飞速发展，基于计算机、微处理器控制的用电设备和电 力电子设备在工业生产中大量投入使用，他们对干扰比机电设备更加敏感，因此对供电 质量的要求也更高 1。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障停运，重则造成整个 系统的损坏，由此带来的损失是难以估量的。 从环境的角度来看，电力系统也是一种“环境” ，同样存在着污染的问题,电网 中 存在的谐波电流和谐波电压就是对电网环境的一种严重污染。在电力系统中大 功率换 流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线
19、性负荷的出现以及供电系统 本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重， 对电力系统造成了很 大的危害使供电系统中的元件损耗增大、降低用电设备的使用寿命、干扰通讯系统等。 严重时甚至还能使设备损坏，自动控制失灵，继电保护误动作，对电感和电容构成的串 联或并联电路还有可能产生串联谐振或并联谐振， 其形成的谐振过电压或过电流将大大 增加，给电容器、系统及用户造成严重危害。 谐波对电力系统的影响和危害同自然坏境污染一样，已成为一种公害。为了保证供 电质量、提高系统运行的安全性和经济性，电网谐波抑制问题已成为当前电力系统中迫 南津渡水电站谐波污染研究与滤波装置设计 第 2 页 共 24 页 切需要解决的课题。 在电力系统中，各种谐波源产生的谐波也对电力系统环境造成污染，影响到整个 电力系统的电力环境，包括电力系统本身和广大用户，而且其污染影响的范围大.距离 远，可能比一个工厂对大气环境的污染距离还要远，范围还要大。 谐波污染对电力设备的危害是严重的，初步归纳主要表现为：过负荷和发热，增 加介质应力和过电压，干扰和危害以及破坏电子设备和保护控制设备的性能和正常工 作。 尽管近年来，在全国范
