基于局部余弦变换和小波变换的短时电能质量扰动检测

摘要

电能质量问题已经成为众多领域关注的热点。必须建立电能质量检测和分析系统，实现对各种电能质量问题的故障定位和特征提取。这是治理和改善电能质量的必要前提和依据。　　本文首先阐述了电能质量的相关概念，介绍了各种电能质量现象及相关标准。其中，对几种有代表性的短时电能质量扰动作了详尽而细致的描述，分析了它们的扰动特征，分别是：电压凹陷、电压凸起和电压中断；短时间谐波和时变谐波；高频暂态扰动，包括暂态振荡和暂态脉冲等。　　目前的电能质量检测和分析方法大致可分为时域仿真法、频域模拟法和基于变换的方法。小波变换作为第三类方法中的典型，近年来已成为各专家和学者的研究热点。但电能质量问题种类众多，且扰动特性各有不同，现有方法虽然各有其特点，但还不足以很好解决对各种电能质量扰动特别是短时电能质量扰动的检测，尚需进一步研究和完善现有的检测与分析方法。本文提出了将局部余弦变换引进到电能质量检测领域，结合现有检测和分析方法，重点研究和探讨了局部余弦变换和小波变换的分析方法。　　结合小波检测中的两个难点—时变谐波检测和信号噪声问题，具体研究了如何将局部余弦变换应用到电能质量扰动信号的检测和分析。　　首先探讨了如何利用局部余弦变换和差变算法实现噪声环境下的短时电压变化的检测。　　然后研究了如何利用局部余弦变换对信号时频的划分实现对短时谐波的检测分析以及如何通过局部最佳余弦基的搜索分析时变谐波。　　最后说明了如何利用小波变换模极大值原理实现对含噪信号的去噪和对高频暂态扰动的检测分析。　　通过对仿真信号的分析和与其它方法分析结果的对比研究可以看出本文方法性能优越，用该方法分析电能质量问题能取得令人满意的结果。本文方法在很大程度上补充了在电能质量检测领域小波方法的单一和不足，为电能质量检测提供了一条全新的途径。　　最后指出了本文方法有待改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1选题背景和研究意义

1.2国内外动态

1.3本文所做工作

2电能质量概述

2.1电能质量的概念

2.2电能质量扰动分类

2.3本文重点分析的几种扰动

2.3.1短时电压变化

2.3.2短时谐波

2.3.3时变谐波

2.3.4高频暂态

3电能质量分析方法

3.1电能质量分析方法综述

3.1.1时域仿真方法

3.1.2频域模拟方法

3.1.3基于变换域的方法

3.2小波变换

3.2.1连续小波变换

3.2.2离散α-τ栅格上的小波变换

3.2.3小波变换和傅立叶变换的比较

3.2.4信号奇异性检测原理

3.2.5小波变换与信号去噪

4局部余弦变换

4.1块基

4.2局部余弦变换的理论推导

4.2.1重叠投影子

4.2.2局部余弦基

4.2.3局部余弦变换

4.3局部余弦树

4.3.1局部基的二叉树

4.3.2最佳局部余弦树的搜索

4.4局部余弦变换的时频特性

4.4.1时频特性及其应用

4.4.2基于局部余弦变换和小波变换的短时电能质量扰动检测

5基于局部余弦变换和差变算法的短时电压变化分析

5.1差变算法

5.1.1差变算法的基本原理

5.1.2差变算法的缺陷

5.2将差变算法和局部余弦变换结合起来

6利用局部余弦变换实现对暂态谐波的检测

6.1短时谐波

6.2时变谐波

7利用小波变换模极大值原理检测高频暂态扰动

8算例分析和结论

8.1算例分析

8.2结论

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢