基于小波变换的电能质量扰动检测分析

摘要

随着电力系统中各种敏感设备的快速增加，用户对电能质量的要求越来越高，电能质量问题已成为电力用户普遍关注的问题。
　　 为了采取有效措施改善电能质量，必须建立电能质量扰动检测分析系统，对其进行快速精确的检测分析。本文在分析对比快速傅里叶变换及小波变换的基础上，针对基于小波变换的电能质量扰动检测分析方法进行了研究。主要研究内容为：
　　 (1)对最佳小波基函数的选取问题进行了研究。根据小波基函数的一般选取规则及有关文献的结论，经过大量的仿真验证，确定了适合进行电能质量分析的小波基函数。
　　 (2)对几种主要电能质量扰动信号进行了检测分析研究：采用小波及小波包变换分别对谐波及间谐波信号进行检测分析，并对分析效果进行对比研究，得出小波变换更适于分析非稳态信号的结论；制定了小波变换调幅波提取方案，仿真实例论证了采用小波变换可以有效检测多频率及时变调幅波，有效克服传统方法的局限性；根据小波变换突变点检测原理，制定了暂态扰动信号检测分析方案，仿真实例论证了采用小波变换可以精确定位扰动并提取扰动波形，表明了其在暂态电能质量扰动检测分析领域良好的应用前景。
　　 (3)对暂态电能质量扰动信号的噪声抑制问题进行了研究。在分析对比传统降噪方法的基础上，选用小波阈值法对多种含噪的电能质量扰动信号进行了降噪处理研究，找到了理想的降噪方法：Birge-Massart策略阈值选择方法。
　　 (4)提出小波变换和快速傅里叶变换两种方法相结合的电能质量扰动分类方法。该方法的主要思想是：利用小波变换进行突变点检测定位和扰动信号提取，以是否有模极大值来区分暂态和稳态扰动；利用快速傅里叶变换进行频谱分析，以扰动信号频谱的不同特点，对暂态和稳态扰动信号分别进行进一步分类。仿真实例验证了该方法的有效性和准确性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 选题背景及研究意义

1.2 电能质量的定义与分类

1.2.1 电能质量的定义

1.2.2 电能质量扰动的分类

1.3 电能质量扰动检测分析

1.3.1 电能质量扰动主要研究内容

1.3.2 电能质量扰动主要检测分析方法

1.4 电能质量的国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 本文所做工作

第2章 小波变换基本理论

2.1 傅里叶变换及其局限性

2.2 小波变换理论基础

2.2.1 连续小波变换

2.2.2 离散小波变换

2.2.3 二进小波变换

2.2.4 多分辨率分析

2.2.5 小波变换突变点检测原理

2.3 小波包变换

2.4 频带划分原则及小波基函数的选取

2.4.1 频带划分原则

2.4.2 小波基函数的选取

第3章 小波变换在谐波和间谐波检测分析中的应用

3.1 稳态谐波与间谐波检测分析

3.1.1 稳态模型的小波多分辨率分析

3.1.2 稳态模型的小波包变换检测分析

3.2 非稳态谐波与间谐波检测分析

3.2.1 非稳态模型的小波多分辨率分析

3.2.2 非稳态模型的小波包变换检测分析

3.3 小结

第4章 小波变换在电压波动与闪变检测分析中的应用

4.1 电压波动与闪变的相关概念

4.1.1 电压波动

4.1.2 电压闪变

4.2 电压波动与闪变的主要检测分析方法

4.2.1 调幅波检测原理

4.2.2 常用检测分析方法简介

4.2.3 小波变换法调幅波检测原理

4.3 基于小波变换的调幅波提取实例分析

4.3.1 单频率调幅波提取

4.3.2 多频率调幅波提取

4.3.3 含高次谐波的电压波动信号调幅波提取

4.3.4 时变电压波动信号调幅波提取

4.4 本章小结

第5章 小波变换在暂态电能质量扰动检测分析中的应用

5.1 主要暂态电能质量扰动简介

5.1.1 短时电压扰动

5.1.2 电磁暂态

5.1.3 暂态频率偏差

5.2 暂态电能质量扰动检测分析步骤

5.3 暂态电能质量扰动检测分析实例

5.3.1 短时电压扰动信号的检测分析

5.3.2 电磁暂态信号的检测分析

5.3.3 暂态频率偏差的检测分析

5.4 暂态电能质量扰动信号的降噪处理

5.4.1 降噪原理及主要方法对比研究

5.4.2 小波阈值主要选取方法

5.4.3 短时电压扰动及暂态电压频率波动信号的降噪处理

5.4.4 电磁暂态信号的降噪处理

5.5 本章小结

第6章 电能质量扰动分类

6.1 电能质量扰动主要分类方法优缺点分析

6.2 电能质量扰动分类步骤

6.2.1 降噪预处理

6.2.2 基于小波变换的扰动信号初步分类

6.2.3 基于FFT的扰动信号进一步分类

6.2.4 短时电压扰动信号具体分类

6.3 电能质量扰动分类总流程

6.4 复杂电能质量扰动分类验证

6.5 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果