小波变换在电力系统谐波检测中的应用

论文摘要

近年来,随着新型电力电子设备的广泛应用,由于这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性导致的谐波给电网造成的污染日益严重。谐波已成为影响电能质量的公害。为改善电能质量,有效地测量谐波已显得非常重要。然而,传统的傅立叶谐波测量方法无法同时实现时—频变域分析。小波分析是继傅立叶变换之后又一个实用的信号时频分析方法,具有时频局部化能力和多分辨分析能力。本文首先从电力系统谐波出发,通过比较目前谐波检测采用的方法,重点论述了小波变换理论,并且对比分析了小波变换与傅立叶变换不同的时频特性及适用范围。从两个方面介绍了小波变换在谐波检测中的应用。第一部分说明了小波变换可以代替傅立叶变换检测电力系统稳态谐波。第二部分包括基于小波变换模极大值方法对信号奇异性的分析;鉴于谐波中噪声与奇异点在小波变换中表现的不同特征,提取了含噪信号的奇异点;运用通常的软、硬阈值小波变换去噪方法,通过仿真得出了去噪的关键在于阈值的选取,由此引出了基于梯度的自适应学习算法选取阈值,通过具体应用说明了该方法的实用价值;针对目前电力系统谐波分析方法中存在的问题,结合小波变换和傅立叶变换的各自优点对非稳态谐波进行分析,通过大量仿真说明了这种综合方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 谐波的基本概念
• 1.2 谐波的危害及影响
• 1.3 电力系统谐波研究的意义
• 1.4 电力系统谐波测量方法的研究现状
• 1.4.1 采用模拟滤波器测量谐波
• 1.4.2 基于傅立叶变换的谐波检测
• 1.4.3 基于小波变换的谐波检测
• 1.4.4 基于瞬时无功功率的谐波检测
• 1.4.5 基于神经网络的谐波检测
• 1.5 课题研究的整体思想和主要工作
• 1.5.1 论文的主要思想
• 1.5.2 论文的总体结构
• 第二章 谐波检测的理论基础
• 2.1 傅立叶变换
• 2.1.1 离散傅立叶变换
• 2.1.2 短时傅立叶变换
• 2.2 小波变换
• 2.2.1 小波分析的引入
• 2.2.2 连续小波变换
• 2.2.3 离散小波变换
• 2.2.4 多分辨率分析
• 2.2.5 Mallat 算法
• 第三章 小波变换在电力系统稳态谐波测量中的应用
• 3.1 小波母函数的选取
• 3.2 基于小波变换的电力系统整数次谐波分析
• 3.2.1 选择不同小波母函数应用于基波分量的提取
• 3.2.2 基于不同分解尺度的小波变换在电力系统谐波中的分析
• 3.3 连续小波变换的非整数次谐波测量方法
• 3.3.1 问题的提出
• 3.3.2 利用连续小波变换检测单频率非整数次谐波
• 3.3.3 利用连续小波变换检测多频率谐波信号
• 3.3.4 尺度—傅立叶幅值检测算法
• 第四章 小波变换在电力系统暂态谐波测量中的应用
• 4.1 基于小波变换的信号奇异性检测
• 4.1.1 小波变换模极大值点同信号奇异点的关系
• 4.1.2 李氏指数α
• 4.1.3 李氏指数的计算
• 4.2 噪声对信号奇异性检测的影响
• 4.3 小波变换在信号去噪中的应用
• 4.3.1 含噪信号的小波分析特性
• 4.3.2 阈值的选择及量化方法
• 4.3.3 基于梯度的自适应学习算法计算阈值
• 4.4 基于FFT 和小波变换相结合的电力系统谐波分析方法
• 4.4.1 对含有指数衰减的暂态谐波分量的信号进行仿真验证
• 4.4.2 对含有突变谐波分量的信号进行仿真验证
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介