基于小波变换的电能质量分析系统

摘要

供电系统电能质量的监测和分析是对供电系统电能质量进行治理和改善的前提条件。它对保证供电系统的安全运行和用户的用电安全具有非常重要的理论和实际意义。
　　 采取合理的措施是提高电能质量的必要保证，首要的是应对其正确的检测和识别。目前，电能质量测量仪器大多采用快速傅立叶变换，但是在某些电能质量领域（例如电压短时变化等），快速傅立叶变换已经无法达到测量要求。经过分析对比，该课题采用了同时具有时频局部性特点的小波变换作为主要的分析方法。利用信号的小波包分解与重构算法，对电压偏差、电压频率、电压三相不平衡度、谐波进行了测量与分析；利用小波变换的模极大值原理对电压骤降，电压骤升，短时断电进行了检测与分析，给出了起止时间及幅值大小；通过小波包分解与重构并结合快速傅立叶变换，对电压波动与闪变进行了分析，给出了电压波动波形的频率与幅值。
　　 通过仿真实验与实际测量，证明了该分析系统在电能质量测量与分析方面具有很好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 电能质量的基本概念

1.2.1 电压偏差(Voltage Variations)

1.2.2 电压频率偏差(Power Frequency Variations)

1.2.3 电压不平衡度(Voltage Imbalance)

1.2.4 谐波(Harmonics)

1.2.5 电压波动和闪变(Voltage Fluctuation and Flicker)

1.3 电能质量监测分析的主要方法综述

1.3.1 电能质量监测技术研究进展

1.3.2 电能质量分析技术研究进展

1.4 研究现状

1.5 本文所做的主要工作

2 小波变换

2.1 傅立叶变换与短时傅立叶变换

2.2 小波变换的基本理论

2.2.1 小波变换(CWT)

2.2.2 离散小波变换(DWT)

2.2.3 小波多分辨率分析

2.2.4 小波包分解与重构

2.3 小波变换与傅立叶变换的比较

3 基于小波包变换的电能质量计算

3.1 基于小波包变换的谐波测量

3.1.1 基干小波包算法的谐波RMS值测量方法

3.1.2 谐波畸变率测量方法

3.1.3 基于小波包算法的谐波功率测量方法

3.1.4 功率因数测量方法

3.1.5 小波包分解系数重构算法的电力谐波测量

3.2 基于小波包变换的电压电流三相不平衡度测量

3.3 基于小波包变换的频率测量

3.4 基于小波包变换的电压暂降、电压骤升、短时断电检测

3.5 基于小波包变换的电压闪变与波动的测量

4 电能质量分析系统构成

4.1 硬件部分

4.1.1 信号调理板

4.1.2 数据采集卡

4.1.3 工业计算机

4.2 软件部分

5 实例分析

5.1 谐波测量

5.1.1 谐波有效值及畸变率的计算

5.1.2 谐波功率及功率因数测量

5.2 电压电流三相不平衡度的计算

5.3 频率的测量

5.4 电压暂降、电压骤升、短时断电的检测

5.5 电压波动和闪变的检测

6 结论与展望

6.1 全文结论

6.2 展望

参考文献

附录

致 谢