基于小波熵電力系統(tǒng)暫態(tài)信號特征提取及識別方法研究.pdf

1、近年來，暫態(tài)電能質(zhì)量問題已成為電氣工程領(lǐng)域的研究熱點之一。電壓突升、電壓暫降、電壓中斷和瞬時脈沖等均屬于暫態(tài)電能質(zhì)量問題，電力故障、雷擊干擾、電容投切及大負荷起停等對電網(wǎng)的暫態(tài)擾動都可能引發(fā)上述問題。暫態(tài)擾動發(fā)生時，電力系統(tǒng)中將出現(xiàn)疊加于穩(wěn)態(tài)信號之上的暫態(tài)信號。如果利用蘊藏在暫態(tài)信號中的特征信息并結(jié)合分類識別方法，確定暫態(tài)擾動的類型及持續(xù)時間，將對實現(xiàn)電力故障檢測與識別、暫態(tài)繼電保護等具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　由于電力暫態(tài)信

2、號能量低、幅值小，極易被穩(wěn)態(tài)信號和系統(tǒng)噪聲所淹沒，所以準確提取暫態(tài)信號特征成為一個關(guān)鍵問題。同時，電力暫態(tài)信號所包含的暫態(tài)特征信息數(shù)量巨大且量綱不一，直接作為特征分類標準不但運算量巨大，而且存在干擾現(xiàn)象，難以實現(xiàn)暫態(tài)擾動的有效識別。針對電力暫態(tài)信號特征信息提取困難的問題，本論文提出一種非廣延小波熵信號特征提取方法，并應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)信號特征信息的提取。針對暫態(tài)特征信息數(shù)量眾多無法有效識別的問題，對提取的暫態(tài)特征信息進行證據(jù)融合，利用聚

3、類分析獲得原始分類規(guī)則，并引入蟻群優(yōu)化算法完成規(guī)則精簡。
　　論文首先對目前應(yīng)用于暫態(tài)信號檢測領(lǐng)域的Shannon小波熵的理論基礎(chǔ)進行分析，研究其在復雜暫態(tài)信號特征提取中的工作機理，圍繞相鄰小波混疊負面效應(yīng)、廣延性對 Shannon小波熵暫態(tài)特征提取效果的影響等問題展開討論，探求問題的根源。利用善于表征廣義系統(tǒng)復雜度的Tsallis熵與插值提升小波結(jié)合，構(gòu)造一種非廣延小波熵——Tsallis小波熵，并解釋其衍生算法的物理意義。從小

4、波混疊、特征提取效果與算法復雜度等方面，研究 Tsallis小波熵的工作機理及適用范圍，分析其與Shannon小波熵的聯(lián)系與區(qū)別，給出非廣延參數(shù)的選取原則，并通過仿真予以驗證。
　　其次，論文研究了 Tsallis小波熵中小波能量熵、小波奇異熵和小波時間熵在電力系統(tǒng)暫態(tài)信號特征提取中的應(yīng)用。以雷擊、相間短路故障發(fā)生時電力系統(tǒng)中暫態(tài)信號特征提取為例，分別對3種Tsallis小波熵的工作機理和特征提取效果進行了分析對比。通過對非廣延參

5、數(shù)與Tsallis小波熵暫態(tài)信號特征提取效果之間關(guān)系的研究，提出非廣延參數(shù)的選取方法，給出不同暫態(tài)擾動條件下，Tsallis小波能量熵非廣延參數(shù)的選取范圍。針對 Shannon小波熵在暫態(tài)諧波特征提取中存在的不足，提出利用Tsallis小波包熵表征暫態(tài)諧波復雜度的檢測方法，對小波包奇異熵和小波包能量熵算法的工作機理及特征提取效果進行研究對比，并與能量譜分析（PSD）理論相結(jié)合提取出電力信號中的暫態(tài)諧波信息。
　　最后，論文在分析不