暂态电能质量实时监测与数据压缩方法的研究

摘要

随着电力系统的规模不断扩大，各种依托电力电子技术发展起来的大功率非线性负荷日益增多，造成电能质量问题日益严重，进行准确可靠的监测和分析是改善电能质量的前提和依据。电能质量监测从稳态迅速延伸到暂态扰动的实时检测，使得传统的仅局限于稳态电能质量的监测设备不再满足需要，为此论文针对目前电能质量监测在暂态检测和数据压缩方面存在的问题，对暂态扰动检测以及电能质量数据压缩的理论方法及实现开展了研究工作，并构建出电能质量实时监测与分析系统软件平台，以完善现代电力系统中电能质量监测的功能。
　　 ①针对暂态电能质量的检测与实现问题，论文提出一种基于广义S变换的暂态扰动信号时间定位方法，并基于分类规则树方法构建出暂态扰动信号的自动识别系统。该方法首先通过广义S变换得到扰动信号的模时频矩阵，然后利用高频处时间幅值曲线定位扰动的起止时刻，再根据最大频谱曲线、基频幅值曲线与定位结果提取四个扰动特征量，最后通过分类规则树实现扰动信号的自动分类。仿真实验结果表明，所提出的时间定位方法简单直观，精度较高；提取的扰动特征量少而有效，分类效果良好；构建的自动识别系统运算速度快，占用内存少，适合应用于暂态电能质量的实时监测装置中。
　　 ②针对海量数据的存储与传输问题，论文引入图像平滑算法，并基于提升格式的二维小波变换和图像SPIHT编码提出一种电能质量录波数据的压缩方案。该方案将一维的电能质量数据进行二维表示，充分挖掘电能质量周期信号的冗余度，经过图像平滑处理的数据更适合于提升格式的二维小波变换编码，将得到的小波系数进行图像SPIHT编码可进一步提升压缩性能。仿真实验结果表明，所提出的数据压缩方案具有良好的压缩性能，在压缩比达到120倍的同时仍能较好的保留扰动信号的突变信息，具有较高的信噪比，是一种解决电能质量海量数据存储与传输问题的有效途径。
　　 ③基于所提出的暂态电能质量检测方法和数据压缩方法，论文利用LabVIEW开发环境设计了电能质量实时监测与分析系统。该系统实现了稳态和暂态电能质量的综合检测，是数据处理、显示、传输、存储等一体智能化的多功能监测系统，具有灵活的功能可扩展性，可为电能质量事故分析提供数据支持与理论依据，具有重要的实际应用价值。