提升小波在电能质量分析中的应用研究

论文摘要

近年来，由于电力电子器件和非线性设备的广泛应用，使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，造成了电能质量的恶化。传统的电能质量分析方法基于有效值理论，且常用的傅立叶变换不适合处理非平稳暂态信号。因此，建立新的动态电能质量监测与分析系统，对其进行正确的检测、分类和评估就显得十分必要。 本文利用提升小波技术和人工神经网络技术，针对配电系统电能质量扰动监测、分析中存在的多种问题进行了全面而深入的研究。主要内容如下： 1．针对实际配电系统中动态电能质量扰动信号具有非平稳的特点，通过对提升小波变换理论进行详细的研究，构造了一种具有自适应性的提升小波分析方法，并将其首次成功地应用于动态电能质量扰动分析领域。 2．针对实际电能质量扰动信号检测中的定位问题，利用扰动信号和噪声信号的小波变换局部模极大值在各尺度上的不同传递特性，采用软阈值的去噪算法，实现了在较强背景噪声情况下电能质量扰动信号的精确检测与定位。 3．研究了巴特沃斯滤波器与正交小波的内在联系，给出了利用巴特沃斯滤波系数测量电压、电流、有功功率、无功功率有效值的方法，使扰动幅度的计算精度进一步提高。 4．将提升小波变换与人工神经网络有机的结合起来，采用归一化的多尺度能量作为特征向量，实现了多种电能质量扰动信号的自动识别。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 电能质量的定义和分类
• 1.2.1 电能质量的定义
• 1.2.2 电能质量问题分类及国内外标准
• 1.3 电能质量分析方法综述
• 1.3.1 时域仿真方法
• 1.3.2 频域分析方法
• 1.3.3 基于变换的方法
• 1.4 小波变换在电能质量分析中的应用研究现状
• 1.4.1 电能质量扰动检测与定位
• 1.4.2 电能质量扰动识别
• 1.4.3 电能质量扰动信号数据压缩
• 1.4.4 提升小波在电能质量分析中的应用
• 1.5 电能质量控制技术及其发展趋势
• 1.6 本文的主要内容
• 1.7 全文的安排
• 2 小波变换基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 傅里叶变换
• 2.3 加窗傅立叶变换
• 2.4 连续小波变换
• 2.5 正交小波变换
• 2.6 多分辨分析和双尺度方程
• 2.6.1 多分辨分析
• 2.6.2 双尺度方程
• 0（n）和h₁（n）的性质'>2.6.3 滤波器组系数h₀（n）和h₁（n）的性质
• 2.6.4 正交小波变换的快速算法
• 2.7 双正交小波
• 2.8 小波函数的选择
• 2.8.1 小波基的数学特性
• 2.8.2 几种常用的小波基
• 2.9 本章小结
• 3 提升小波变换
• 3.1 引言
• 3.2 小波变换的精确重构条件
• 3.3 小波变换的多相表示
• 3.4 提升格式
• 3.5 提升格式的实现
• 3.5.1 欧几里得算法
• 3.5.2 计算量比较
• 3.6 小波提升实例
• 3.7 本章小结
• 4 基于巴特沃斯滤波器的测量有效值
• 4.1 引言
• 4.2 基于巴特沃斯滤波器测量有效值
• 4.2.1 有效值的定义
• 4.2.2 利用正交小波求有效值
• 4.2.3 巴特沃斯小波滤波器的设计
• 4.3 设计数字式巴特沃兹滤波器的新方法
• 4.3.1 设计数字巴特沃斯滤波器新方法
• 4.3.2 设计实例
• 4.4 数值仿真
• 4.5 本章小结
• 5 基于提升小波的电能质量检侧与定位
• 5.1 引言
• 5.2 小波变换与信号奇异性表征
• 5.3 小波变换的模极大值与信号的奇异点
• 5.4 基于正交多项式的自适应提升小波
• 5.4.1 提升小波简介
• 5.4.2 基于正交多项式预测方法
• 5.4.3 最优预测系数和更新系数的选择
• 5.5 动态电能质量扰动信号
• 5.6 信号的去噪
• 5.6.1 小波去噪的几种常用方法
• 5.6.2 几种小波去噪方法的比较
• 5.7 数值仿真
• 5.8 本章小结
• 6 电能质量扰动的识别
• 6.1 引言
• 6.2 电能质量扰动识别原理
• 6.3 电能质量扰动特征矢量的提取
• 6.4 数值仿真
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读博十学位期间撰写与发表的论文