基于分形和提升复小波的暂态电能质量研究

论文摘要

随着电网中非线性负载的广泛应用和敏感电子设备的大量增加，电力系统所遭受的暂态电能质量污染日趋严重。为了保证各种电气设备正常、可靠地运行，必须对暂态电能质量加以改善。因此，十分有必要深入研究暂态电能质量及其相关的检测分析技术。为了准确检测暂态电能质量扰动，改善电能质量，国内外研究人员对其进行了深入的研究，并提出了基于小波变换、S变换、短时傅立叶变换等暂态电能质量检测方法。本文在查阅和分析国内外相关文献之后，在前人的研究基础上，对暂态电能质量检测方法进行了改善。本文的主要研究和创新工作如下：第一，针对暂态电能质量扰动信号的奇异性，从图形模式识别的角度出发，提出了一种基于分形熵的叠加暂态电能质量扰动分析方法。MATLAB仿真结果表明：该方法可以有效检出单独以及叠加的电能质量扰动数据。第二，为了满足扰动检测实时性的要求，提出了一种基于小波分形的电能质量暂态扰动多分辨率分析方法。MATLAB仿真结果表明：该算法对电能质量扰动的暂态识别具有较好的适应性及稳健性，可以识别非重合小幅度的电能质量扰动；提出的小波分形算法计算简单，可并发执行，有利于硬件实现。通过该算法，可较好地分析电能质量暂态扰动。第三，鉴于复小波含有幅值信息和相位信息及提升算法计算简单的特点，提出了一种基于提升复小波的暂态电能质量扰动的检测与定位方法。MATLAB仿真结果表明：该方法是利用提升复小波变换后得到的幅值信息和相位信息来定位扰动信号和分析幅值的，提出的提升复小波算法实时性好、结构简单、精确度高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 暂态电能质量概述
• 1.1.1 暂态电能质量定义
• 1.1.2 暂态电能质量分类
• 1.2 暂态电能质量检测技术的现状及发展技术
• 1.3 课题的研究目的和意义
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第2章 小波理论及分形理论
• 2.1 引言
• 2.2 傅立叶变换
• 2.3 短时傅立叶变换
• 2.4 小波变换的基本概念及多分辨率分析
• 2.4.1 连续小波变换
• 2.4.2 离散小波变换
• 2.4.3 多分辨率分析
• 2.4.4 Mallat快速算法
• 2.5 小波基函数的选择
• 2.6 提升小波变换
• 2.6.1 小波变换的多相表示
• 2.6.2 提升方法构造传统小波
• 2.7 分形理论
• 2.7.1 分形的自相似性
• 2.7.2 分形的标度不变性
• 2.8 分形维数及其测定方法
• 2.8.1 Hausdorff维数
• 2.8.2 分形维数的常见测量方法
• 2.9 多重分形
• 2.10 小波与分形
• 2.11 小结
• 第3章 叠加暂态电能质量扰动的分形熵分析
• 3.1 引言
• 3.2 分形及熵
• 3.2.1 多重分形谱计算
• 3.2.2 分形熵
• 3.3 叠加暂态电能质量扰动算法
• 3.4 仿真结果及分析
• 3.4.1 实验环境
• 3.4.2 非重叠暂态扰动的检测及分析
• 3.4.3 叠加暂态扰动的检测及分析
• 3.4.4 算法串、并行执行效率比较
• 3.5 小结
• 第4章 基于小波分形的电能质量暂态扰动分析
• 4.1 引言
• 4.2 小波分形电能质量暂态扰动分析
• 4.2.1 基于多分辨率的波形分段
• 4.2.2 基于小波的扰动辨识
• 4.3 仿真结果及分析
• 4.3.1 电能质量暂态扰动辨识
• 4.3.2 多核算法实现及效率提高
• 4.4 小结
• 第5章 基于提升复小波的暂态扰动的检测与定位
• 5.1 引言
• 5.2 提升复小波变换原理
• 5.2.1 Euclidean分解算法原理
• 5.2.2 he（z）和ho（z）的因式分解
• 5.2.3 提升算法与Mallat算法计算量比较
• 5.3 仿真结果及分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及参加的科研项目