基于小波变换的暂态电能质量检测与分析

摘要

现代企业中由于变频调速驱动器、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用,暂态电能质量问题成为影响电能品质的主要问题。对暂态电能质量扰动进行准确的检测与定位以及进行分类是对其进行监测和治理的必要前提。
　　 本文针对五种常见的暂态电能质量信号,即电压骤降、电压骤升、电压中断、振荡暂态和脉冲暂态进行了详细的描述,并对暂态电能质量信号的检测与分析做了以下几个方面研究。
　　 暂态电能质量扰动信号具有非平稳性的特点,而小波变换具有良好的时频局部化特性,因此,信号的奇异性可以通过小波变换的模极大值来表征。根据Mallat算法,通过对信号的多分辨率分解提取信号奇异点的小波变换模极大值,实现了对暂态电能质量扰动信号的准确时间定位。
　　 利用小波变换下有效信号和噪声在多尺度空间中不同的模极大值传播特性,采用了一种基于小波变换的改进阈值函数,实现对信号中的噪声和不必要信息的滤除。比较了在选择不同阈值和阈值函数时暂态电能质量扰动信号的去噪效果,并对新阈值函数去噪方法的有效性进行了仿真效验。结果表明,利用该方法去噪,能有效地保留暂态电能质量信号的奇异点信息。
　　 最后,根据暂态电能质量信号在小波包平面的分解特性,以及信号能量的时移不变性质,提取出最能反映信号暂态特征的特征向量-小波包系数能量,输入人工神经网络,对各种暂态电能质量扰动进行正确的识别和分类。仿真结果验证了该方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 暂态电能质量现象研究的必要意义

1.2 暂态电能质量的定义和分类

1.2.1 暂态电能质量的定义

1.2.2 暂态电能质量的分类

1.3 暂态电能质量现象的检测与分析方法

1.3.1 时域仿真方法

1.3.2 频域分析方法

1.3.3 基于变换的方法

1.4 国内外研究现状

1.5 本文的主要工作

第2章 小波理论

2.1 傅立叶变换

2.2.1 傅立叶变换的定义

2.1.2 短时傅立叶变换

2.2 小波变换基本理论

2.2.1 连续小波变换及离散二进制小波变换

2.2.2 多分辨率分析

2.2.3 Mallat算法

2.2.4 小波包分析

2.2.5 基于小波变换的奇异点原理

2.6 傅立叶分析和小波分析的比较

2.7 本章小结

第3章 基于小波变换的暂态电能质量检测

3.1 暂态电能质量信号的数学模型

3.2 暂态电能质量扰动点的检测

3.2.1 基本小波函数的选取

3.2.2 小波分解层数的确定

3.2.3 暂态电能质量扰动点检测仿真分析

3.3 本章小结

第4章 暂态电能质量信号的小波去噪分析

4.1 暂态电能质量信号去噪的原因

4.2 暂态电能质量信号小波去噪的基本思想

4.3 暂态电能质量信号去噪的小波函数选取

4.4 暂态质量信号去噪的分解层数的选取

4.5 暂态电能质量信号去噪的阈值的选取

4.6 暂态电能质量信号去噪阈值函数的选取

4.7 暂态电能质量信号去噪流程

4.8 本章小结

第5章 暂态电能质量信号分类与识别

5.1 扰动信号分类与识别原理

5.2 暂态特征向量的提取

5.3 暂态电能质量现象的分类与识别

5.3.1 人工神经网络原理

5.3.2 采用的BP神经网络模型

5.4 仿真结果

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所取得的成果