基于小波变换及改进谐波算法的介损在线监测仿真研究

摘要

电力设备绝缘监测是及时发现绝缘事故隐患，提高电网供电可靠性的重要技术手段，它保障着电力部门发电、配电的安全。随着电力事业的迅速发展以及对电力系统运行可靠性要求的进一步提高，电气设备在线监测技术的发展日益得到重视。高压电容型电力设备在变电站中占有相当大的比例，而介质损耗角tanδ的是反映其绝缘状况的重要参数。因此，研究电容型电力设备的tanδ在线监测技术具有十分重要的意义。本文对电力设备的tanδ高精度测量、在线监测数据趋势提取、数据规律性分析以及绝缘诊断等方面进行了深入的研究，主要工作如下：
　　 论文在分析了国内外各种主要介损测量方法的基础上，重点分析了传统谐波分析法特点以及由此产生“栅栏效应”和频谱泄漏的原因，在参考电容型设备介质损耗因数在线检测技术的基础上，运用加窗技术进行改进谐波分析法，并采用插值法修正谐波分析法的积分区间，用复化梯形求积和复化辛普森求积代替矩形积分的改进算法，提高了求积精度。近年来迅速发展的小波分析法，具有很强的时频局部化特性和信号特征提取能力，特别适用于信号处理。本文研究分析了介质损耗在线监测的小波变换原理，把小波分析技术引入到高压电气设备介质损耗在线监测当中，并运用MATLAB仿真软件进行仿真分析。
　　 仿真分析结果表明：采用小波变换的方法、采用加汉宁窗的谐波分析算法、并结合改进积分的傅里叶变换进行分析，相比传统的谐波分析法，在谐波、噪声、电网频率波动等干扰因素存在的情况下，能够较好的减少频谱泄漏和“栅栏效应”，使介损测量准确度提高，测量的相对误差能够满足工程需要。当噪声干扰严重时，采用基于小波变换的介损测量法的测量结果准确度略高于加汉宁窗谐波分析法。在仿真分析中还发现，加窗插值法对窗函数要求比较高，因此选择能量集中，分辨率高而且能量泄漏少的窗函数是提高计算结果准确度的关键；而基于小波分析的介损测量法的关键在于对小波函数的选取上，必须综合考虑所选小波的正交性、紧支集、平滑性以及对称性等特性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 言

1.1课题研究背景和意义

1.2反映电容型设备绝缘特征的参量

1.3介质损耗在线监测系统基本结构

1.4小波分析在介质损耗在线监测技术中的发展现状

1.4.1介质损耗在线监测技术发展现状

1.4.2小波分析在介质损耗在线监测技术中的应用

1.5本文主要研究内容

2介质损耗角在线监测原理

2.1介质损耗角在线监测原理

2.2基于硬件的监测方法

2.2.1过零比较法

2.2.2过零点电压比较法

2.3基于软件的监测方法

2.3.1谐波分析法简介

2.3.2相关函数法简介

2.3.3正弦波参数法简介

2.3.4高阶正弦拟合算法简介

2.3.5其他新算法简介

2.4介质损耗角在线监测误差因素分析

2.4.1系统谐波的影响

2.4.2电网频率波动的影响

2.4.3 PT角差的影响

2.4.4相间干扰

2.4.5环境温度、湿度的影响

3小波变换测量介损仿真分析研究

3.1小波变换

3.1.1连续小波变换

3.1.2离散小波变换

3.2 Mallat算法及多分辨率分析

3.3基于小波变换的介损测量

3.3.1信号的特性

3.3.2小波分析法测量介损的原理

3.3.3小波函数的选择

3.3.4小波分解层数的确定

3.3.5常见小波的构造

3.4 MATLAB中的小波分析工具箱

3.5小波变换测量介损仿真分析研究

3.6本章小结

4两种改进的谐波分析法介损测量研究

4.1谐波分析法

4.1.1谐波分析法原理

4.1.2频谱泄漏和栅栏现象

4.2基于加汉宁窗的改进谐波分析法

4.2.1窗函数的性能指标

4.2.2加汉宁窗谐波分析法

4.3改进积分方法的离散傅里叶变换

4.3.1改进积分区间

4.3.2改进数值积分方法

4.4算法流程

4.5 MATLAB仿真分析

4.5.1电网频率波动时对比分析

4.5.2不同谐波水平时对比分析

5结 论

致 谢

参考文献