電能質(zhì)量擾動(dòng)分析中小波變換的應(yīng)用研究.pdf

1、電網(wǎng)中各種穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)擾動(dòng)信號的存在，是造成電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的根本原因，因此它們應(yīng)該是電能質(zhì)量監(jiān)測的主要對象。長期以來，F(xiàn)ourier變換和窗口Fourier變換在信號分析方面占主導(dǎo)地位，然而由于其固有缺陷，它們不能有效地應(yīng)用于電能質(zhì)量的非穩(wěn)態(tài)擾動(dòng)信號的處理。小波變換的出現(xiàn)為研究電網(wǎng)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號提供了一種新的方法。與Fourier變換和窗口Fourier變換相比，小波變換的突出特點(diǎn)一是沒有固定的核函數(shù)，二是可提供一個(gè)可變的時(shí)-頻窗。

2、前者一方面導(dǎo)致小波變換的結(jié)果強(qiáng)烈地依賴于所用小波函數(shù)的性質(zhì)，另一方面也為不斷改善小波變換的結(jié)果提供了可能。而后者則使得小波變換在非穩(wěn)態(tài)信號的分析方面具有了傳統(tǒng)分析方法無法比擬的優(yōu)越性，使其成為電網(wǎng)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號分析等相關(guān)領(lǐng)域中有力的分析工具。 在利用小波變換對不同問題進(jìn)行分析時(shí)，最佳小波函數(shù)的選擇始終是決定和改善小波變換應(yīng)用效果的重要因素。從小波函數(shù)及不同類型小波變換的特性出發(fā)，本文通過利用實(shí)數(shù)連續(xù)小波、實(shí)數(shù)離散正交小波、復(fù)數(shù)

3、連續(xù)小波和復(fù)數(shù)離散正交對稱小波等變換對相同的電能質(zhì)量擾動(dòng)信號的檢測和定位進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究，對分析結(jié)果進(jìn)行了全面的對比，對影響檢測和定位精度的一些因素進(jìn)行了深入的探討。展示了不同形式小波函數(shù)在相同類型電能質(zhì)量擾動(dòng)信號的檢測和定位中在精度、靈敏度方面存在的差異，同時(shí)給出了對不同擾動(dòng)信號進(jìn)行小波分析時(shí)最佳小波函數(shù)的選取原則，為今后處理類似問題時(shí)小波函數(shù)的選取提供了有益的嘗試。 在小波理論發(fā)展的過程中，離散正交小波變換與完全重構(gòu)濾波

4、器組之間關(guān)系的揭示為小波變換的直觀解釋和小波函數(shù)的構(gòu)造都開辟了一條新的途徑。盡管濾波器組理論與小波理論的發(fā)展歷史差不多，但相比小波這一新興的分析工具而言，濾波器理論卻是一個(gè)傳統(tǒng)而又較為成熟的學(xué)科。因此，有關(guān)濾波器研究的大量成果為濾波器組理論的發(fā)展和完善奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為基于濾波器組理論新型小波的研究提供了可能。本文在濾波器組理論的基礎(chǔ)上，著重討論了由完全重構(gòu)濾波器組來構(gòu)造離散正交小波的條件。進(jìn)而從理論上研究了復(fù)數(shù)完全重構(gòu)濾波器組

5、中尺度濾波器正則階及零點(diǎn)分布的不同對相應(yīng)濾波器和小波函數(shù)形式的影響，提出了由實(shí)數(shù)Daubichies小波推出復(fù)數(shù)離散正交Daubichies小波的系統(tǒng)構(gòu)造方法。同時(shí)，對相應(yīng)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號進(jìn)行了檢測和定位。結(jié)果顯示了復(fù)數(shù)小波特別是復(fù)數(shù)小波變換系數(shù)相位信息與實(shí)數(shù)小波相比所具有的優(yōu)良特性。除此之外，本文還提出了利用復(fù)數(shù)小波變換實(shí)現(xiàn)信號頻率偏差跟蹤的方法，探討了復(fù)數(shù)小波相頻特性對其性能的影響以及復(fù)數(shù)小波變換的簡單信息和復(fù)合信息在改善復(fù)數(shù)小波變

6、換效果方面的應(yīng)用。 電能質(zhì)量擾動(dòng)信號及時(shí)、準(zhǔn)確的分類是電能質(zhì)量改善的重要環(huán)節(jié)。從不同擾動(dòng)信號在其小波分解的不同尺度上具有不同的能量分布，以及不同擾動(dòng)信號在相應(yīng)復(fù)數(shù)小波變換下的小波系數(shù)具有不同反映的特點(diǎn)出發(fā)，本文分別提出了基于實(shí)數(shù)離散正交小波變換多尺度能量曲線以及基于復(fù)數(shù)小波變換系數(shù)相位信息和幅值信息相結(jié)合的擾動(dòng)信號分類的新方法，并通過相應(yīng)的算例仿真研究驗(yàn)證了所提方法的有效性。 在探討如何利用小波變換對影響電能質(zhì)量非穩(wěn)態(tài)擾

7、動(dòng)信號進(jìn)行分析的同時(shí)，本文還分別從頻域和時(shí)域觀點(diǎn)出發(fā)，對低通濾波器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在影響電能質(zhì)量的非正弦信號相關(guān)分量檢測中的應(yīng)用展開了研究，構(gòu)造了相應(yīng)的檢測電路或系統(tǒng)，分析了電路的特性和性能，證實(shí)了所提出方法的有效性和可行性。在此基礎(chǔ)上，又對造成電能質(zhì)量下降的穩(wěn)態(tài)擾動(dòng)信號中最常見的諧波和間諧波擾動(dòng)信號分別利用實(shí)數(shù)離散小波變換和復(fù)數(shù)連續(xù)小波變換進(jìn)行了檢測，并從結(jié)果和影響檢測精度的原因等方面對這兩種不同形式的小波變換進(jìn)行了詳盡的研究。提出了利