基于小波包变换的非线性负荷的电能计量算法研究

摘要

随着社会的进步、工业的发展，电网的容量迅速扩展，电气化铁路、轧钢机、光伏发电、电力电子产品等非线性负荷日益增多，已经成为电网负荷中十分重要的一部分。
　　由于大量非线性负荷的接入、现场负荷的频繁波动，用电负载电流呈现出随时间变化，甚至出现短时间的剧烈波动的情况。这些非线性负荷还会引入谐波，使得电压、电流的波形发生畸变，尤其是电流畸变更为严重，从而导致电网中电能质量日趋下降。
　　智能电能表是国家法定计量器具之一，而现有的电能表都是基于传统正弦稳态功率理论进行电能的计量的，难以满足非线性负荷条件下电能的准确计量。由于计量准确度的较少的变化，都会带来较大的经济效益，因此实现非线性负荷用电量的准确计量是不容忽视的课题。
　　论文主要研究了小波包变换在非线性负荷电能计量中的应用。首先介绍了非线性负荷电能计量的现状，并针对电气化铁路、轧钢机、太阳能光伏发电等典型非线性负荷制定了现场电压、电流的数据采集方案，并根据现场测试采集的数据针对谐波、间谐波的存在情况进行分析。
　　其次，对现有的电能计量算法，即点积和电能计量算法、基于FFT的电能计量算法、基于加窗插值FFT的电能计量算法作了介绍并进行Matlab仿真，在此基础上对上述方法所存在的问题进行了分析。
　　针对非线性负荷存在大量谐波、间谐波的情况，论文提出了基于小波包变换的非线性负荷电能计量新算法。根据符合非线性负荷电能计量的计量标准IEEE1459-2000所定义的电器物理量，给出了具体的电能计量步骤与计算公式的推导过程。同样对该方法进行了Matlab仿真。并且通过Matlab仿真、现场所采集的典型非线性负荷数据所得到的计算电能值以及算法复杂度三方面与现有方法进行了比较。
　　通过仿真和现场采集数据计算所得到的结论证明，小波包电能算法与现有的电能计量方法相比，能够更准确的计量非线性负荷的用电量，所提出的算法具有一定的参考价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 非线性负荷电能计量国内外研究现状

1.3 课题研究内容

第2章 傅里叶变换、小波变换基本原理

2.1 傅里叶变换

2.2 加窗插值傅里叶变换

2.3 小波变换

2.4 傅里叶变换与小波变换的比较

2.5 本章小结

第3章 现有非线性负荷电能计量算法及Matlab仿真

3.1 点积和电能算法

3.2 快速傅里叶变换（FFT）电能算法

3.3 加窗插值傅里叶变换（FFT）电能计量算法

3.4 Matlab仿真

3.5 本章总结

第4章 非线性负荷谐波含量分析

4.1 典型非线性负荷数据的采集

4.2 典型非线性负荷数据分析

4.3 本章总结

第5章 基于小波包变换的非线性负荷电能计量算法

5.1 小波包变换算法的主要步骤

5.2 小波包变换算法的非线性负荷电能计算推导步骤

5.3 现有算法与小波包变换算法计算复杂度的比较

5.4 现有算法与小波包变换算法Matlab仿真比较

5.5 现有算法与小波包变换算法对现场采集数据分析结果比较

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢