基于小波分析的地方电网谐波检测方法研究

摘要

电能是现代社会赖以生存的重要基石，但随着高新技术的发展，现代化、工业和信息化用电设备对电能质量更加敏感，各种非线性设备容量的增长率超过了电网发电设备容量的增长率，大量的电力电子用电负荷、电弧炉、电力机车等干扰源设备接入电网，这些设备在运行中对电网电能质量造成严重污染，导致供用电设备本身的安全性降低，在电网和电气设备上造成附加损耗，带来能源浪费，所造成的经济损失问题日趋突出。本文主要研究了地方电网谐波检测的方法，重点论述了如何通过小波变换的方法减少频率混叠，提高谐波检测的效果。
　　本文针对地方电网谐波检测的特点，从乃奎斯特采样定理出发，结合小波变换分解层数的频域特点，推导出了不同分解层数下谐波检测时采样频率的选择方法，为地方电网电力系统谐波检测奠定基础。并结合电力系统谐波检测瞬时性和精确性要求高的特点，从数学上分析了Mallat算法频率混叠的产生原因，并研究了其相应的物理意义，提出了在基本环节内插奇抽取支路的新算法，和现有的三种抗混叠算法做了比较，从理论上提出了解决Mallat算法中频率混叠问题的办法，且保持了该算法高时效性的特点。本文还提出了针对地方电网谐波检测的基函数选择办法，在对小波变换各基函数特性分析的基础上，选择出了合适的基函数，并利用计算机软件，对该算法的抗混叠效果进行了模拟，另结合地方电网110kv母线35kv出线6kv工业用电瞬时电压检测数据，对小波变换在基本环节内插奇抽取支路的算法进行了分析，发现在采用新算法后，小波变换抗混叠效果有了明显改善，并且能满足时效性要求，具有一定的实用价值。

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1 绪论

1.1 研究目的和研究意义

1.1.1 谐波产生的原因和危害

1.1.2 开展谐波检测研究的意义

1.2 谐波检测研究的现状

1.2.1 相关标准

1.2.2 现阶段主要检测方法

1.2.3 谐波检测的发展趋势

1.2.4 小波变换在电力系统谐波检测的主要研究内容

1.3 本文的主要研究内容和结构

1.3.1 本文的主要研究内容

1.3.2 本文的主要研究结构

2 小波分析的理论基础

2.1 小波变换的理论基础

2.1.1 小波理论简介

2.1.2 连续小波变换

2.1.3 离散小波变换

2.1.4多分辨分析

2.1.5 Mallat算法

2.1.6小波包算法

2.2 小波变换与Fourier分析的比较

2.2.1 Fourier变换

2.2.2 短时Fourier（FFT）变换

2.2.3 小波变换的时频窗特性

2.2.4 Fourier、FFT和小波变换方法的比较

2.3 本章小结

3 基于小波分析的采样频率选择方法

3.1 采样频率的选择方法

3.2 基于小波分析的采样频率选择

3.3 基于小波分析采样频率的计算机软件仿真

3.4 本章小结

4 基于小波变换的谐波检测抗混叠方法研究

4.1 小波混叠产生的原因

4.2 小波混叠的影响

4.3 Mallat算法产生小波混叠的原因

4.4 现有抗混叠方法

4.4.1 频域内插抗混叠shannon小波包变换算法

4.4.2 采用内插优化技术防止小波混叠

4.4.3 采用混叠补偿方法消除小波混叠影响

4.4.4 三种算法的比较

4.5 基本环节添加奇抽取支路的新算法

4.5.1 新添加奇抽取支路算法

4.5.2 新添加奇抽取支路算法的特点

4.6 本章小结

5 算法实现及仿真分析

5.1数据采集流程

5.2 数据采集

5.3 采集到数据的分析方案设计

5.3.1 谐波检测仿真中小波基函数的选择

5.3.2 谐波特征提取方案

5.3.3 新算法在解决工程问题方面的应用

5.4 本章小结

6 总结及展望

致谢

攻读硕士期间发表的论文

参考文献