基于稀疏表示的典型电能质量问题检测方法研究

摘要

理想的供电系统往往以单一恒定的电网标称频率，以正弦波形变化的交流电向用户供电。然而，由于非线性负荷的大量使用、电网各种故障等多种因素，供电系统输出的电能会掺杂谐波、间谐波、脉冲暂态、振荡暂态等多种电能质量问题，给用电设备的正常工作和电力系统的安全运行造成了不便。为了降低电能质量扰动带来的负面影响，改善电能质量，对电能质量信号进行分析与检测显得尤为重要。
　　本文在总结典型电能质量问题信号特征的基础上，根据电能质量信号具有稀疏性这一本质特征，提出引入稀疏表示理论来进行典型电能质量信号的分析与检测。为了解决稳态电能质量问题（谐波、间谐波）的分析与检测，在引入信号稀疏表示理论的基础上，提出了基于谐波字典的信号稀疏表示方法。该方法利用基追踪思想构造了信号稀疏表示数学模型；根据信号所含成分的特点，构造了适应信号特征的谐波字典；采用增广拉格朗日法求解稀疏表示模型，将信号中的各成分稀疏表示在频域内。该方法能较精确地检测出各次谐波分量、各次间谐波分量的特征信息，为谐波治理提供了有利而准确的数据。为了解决暂态电能质量问题（脉冲暂态、振荡暂态）的分析与检测，结合了形态学成分分析和基追踪思想，构造了信号双基追踪稀疏表示约束优化数学模型；根据信号中暂态分量的特点，构造了适应该成分的脉冲字典，并结合谐波字典组成了联合字典；采用交替方向乘子法求解了稀疏表示约束优化模型，成功分离出信号中具有不同形态的成分。该方法不仅能稀疏分离出信号中的不同分量，且能较准确地检测出各次谐波分量、脉冲暂态分量、振荡暂态分量的特征信息，为暂态电能质量问题的治理提供了科学准确的数据支持。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 电能质量问题研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第二章 电能质量问题及其信号稀疏性分析

2.1 引言

2.2 电能质量问题和分类

2.3 基于傅里叶分析的稳态电能质量问题检测方法

2.4 电能质量信号稀疏性分析

2.5 小结

第三章 基于谐波字典的谐波信号与间谐波信号稀疏表示检测方法

3.1 引言

3.2 谐波信号与间谐波信号的稀疏表示

3.3 谐波字典的构造

3.4 增广拉格朗日法

3.5 谐波信号检测仿真研究

3.6 间谐波信号检测仿真研究

3.7 本章小结

第四章 基于联合字典的脉冲暂态信号与振荡暂态信号稀疏表示检测方法

4.1 引言

4.2 脉冲暂态信号与振荡暂态信号的稀疏表示

4.3 联合字典的构造

4.4 交替方向乘子法

4.5 脉冲暂态信号检测仿真研究

4.6 振荡暂态信号检测仿真研究

4.7 本章小结

第五章 全文总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢