基于小波分析和拟同步检波的电压闪变检测方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第2期电力科学与工程Vo1．24．No．22008年3月ElectricPowerScienceandEngineeringMar．．2008基于小波分析和拟同步检波的电压闪变检测方法苏慧玲，王淳(南昌大学信息工程学院，江西南昌330031)摘要：提出了用小波分析法和拟同步检波原理检测电压闪变信号的方法。该方法利用软件代替传统的硬件设备实现检波功能，采用适当值的Daubechies小波，最大程度地减小频谱泄漏误差，选择相应的分解层次和适当的采样点数进行闪变信号特征提取。仿真结果表明，该方法自有效地检测出闪变的幅值、频率及突发时间

2、。关键词：电压闪变；小波分析；拟同步检波中图分类号：TM76文献标识码：A压闪变的幅值、频率及时间。该方法利用Daubechies0引言小波函数，并对不同的闪变信号选用最佳n值的Daubechies小波及合适的分解层数进行仿真。电压波动与闪变是电能质量的重要指标之一。它主要反映在稳态运行工况下，波动性负荷引起供1小波分析电系统的电压波动，此外，电网中发生断路故障、断路器操作等也会引起电压波动。这种波动可能危小波分析是一种时频分析法，具有多分辨及电气设备并引起照明闪变，从而导致电压闪变，分析的特点，在时频两域都具有表征信号局部特征影响人们的正~⋯,512作。的能力。随着高新技术尤其是信

3、息技术飞速发展，基于1．1小波变换计算机、微处理器控制的用电设备和电子设备在系设(L)()表示平方可积的实数空统中大量投入使用，它们对电压波动与闪变引起的间，即能量有限的信号空间)，其傅里叶变换为(w)。系统干扰比机电设备更加敏感。另一方面，电力系通常，称(w)为一个基本小波或母小波。将母统负荷快速增长，其中冲击性负荷(诸如电弧炉、函数(f)经伸缩和平移后，就可以得到一个小波轧钢机、电焊机以及电力机车等)的广泛存在，使序列。得某些供电系统的电压波动达到了危险的程度。电对于连续的情况，小波序列为压波动与闪变已成为电力工程师们不断关注的课题之一。)=南)(1)传统的傅里叶分析法能够分别从

4、闪变信号的时式中a，bER，aO，a为伸缩因子，b为平移因子。域和频域进行观察，但却不能把二者有机地结合起对于离散的情况，小波序列为来。而闪变信号是一瞬变信号，仅从时域或频域上，(f)=2一专(2f一)，kEZ(2)分析是不够的。因此，傅立叶变换不能有效地分析电压闪变信号雎]。小波变换的时频窗口特性与短时傅里叶的时频本文采用小波分析法和拟同步检波方法检测电窗口不一样。其窗口形状为两个矩形[6一a△，收稿日期：2007—07—09．作者简介：苏慧玲(1983一)，女，南昌大学信息工程学院硕士研究生维普资讯http://www.cqvip.com6电力科学与工程2008芷b+aA!u]×

5、[(士w0-"Ak)／a，(士wo，Ak)／a]，窗1：2中心波的调制H。对于任何波形的调幅波均可看成是由为(6，士wo／a)，时窗和频窗宽分别为aAo,s和A~sla。各种频率分量合成。电压闪变的数学模型如下：其中b仅仅影响窗口在相平面时间轴上的位置，而厂(t)=A(t)cos(oot)(3)口不仅仅影响窗口在频率轴上的位置，也影响窗口式中(D=√[1卅(为电压闪变的包络信号，的形状。这样小波变换对不同的频率在时域上的取表示电网电压额定值，为调幅波电压的幅值，样步长是调节性的，这正符合低频信号变化缓慢而，_____-__J‘_____L高频信号变化迅速的特点。口，(●●f●)●=●

6、●X【~。cos((表示模拟调制信号，表示谐1．2多分辨分析波次数，Q表示调制信号电压的角频率；∞表示工小波多分辨分析对低频部分做进一步分解，使频角频率。频率的分辨率越来越高，而对高频部分则不予以考虑。三层分解如图1所示，分解具有关系：S=A，+3电压闪变的检测D3+D2+Dl。本文采用的检测方法是把同步电压同采样信号相乘，这样可以将电压闪变信号的频谱分别向低搬移至零频率附近，向高搬移至100Hz附近，从而分离出电压闪变的包络信号。采用小波分析法将图1小波多分辨分解采样信号进行多层次划分，确定闪变发生和终止的多分辨分析分解的目的是力求构造一个在频率时间，测出直流分量的幅值。上高度逼近

7、)空间的正交小波基，这些频率采用软件替代传统的同步检波器。检波流程分辨率不同的正交小波基相当于带宽各异的带通滤如下：波器。(1)对待检信号厂(f)进行采样，送入微机；1．3小波包分析(2)利用两点法鉴别采样信号的初相角，计算小波包分析能够为信号提供一种更加精细的分同步电压t)--cos(∞f+)；析方法，它将频带进行多层次划分，对多分辨分析(3)计算(f)，【f)×(没有细分的高频部分进一步分解，并能够根据被分(4)采用小波多分辨分析方法，提取闪变包络析信