基于小波分析的电能质量扰动定量检测方法研究

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1、摘要摘要随着科学技术的不断创新、国民经济的蓬勃发展以及工业水平的迅速上升，电能质量问题也随之日益突出，已引起电力部门及其用户的高度关注。对电能质量的扰动进行有效的检测和分析，对提高整个电力系统的安全运行水平具有重要的意义。本文针对电力系统中动态电能质量扰动问题，提出了基于小波变换方法和变点分析方法的定量检测方法。本文提出了在构造复值小波函数进行信号检测时应注意的两个问题：一是复值小波函数的实部与虚部的窗中心一致性问题，二是复值小波函数的实部与虚部的窗半径一致性问题；并用模拟实例加以验证这两个问题的重要性。提出了基于两

2、个实值小波变换的广义幅值的概念，它是对复值小波变换的幅值概念的延伸和推广。该概念的提出基于如下的考虑：由于利用复值小波变换的幅值检测信号时，实部与虚部提供的信息量可能是不等量的，因此赋予的权值也应该不同。模拟实例显示基于两个实值小波变换的广义幅值在捕捉电力系统的故障特征方面具有明显的优势。定义了基于小波归一变换的调整幅值的概念；证明了只要这两个实值小波函数满足一定的条件，且一个为偶函数，另一个为奇函数，则基于这两个实值小波归一变换的调整幅值对于电压下跌，电压中断或电压上升这三种电能质量扰动现象可确定电压幅值的变化。即

3、使电压幅值发生了短时变化，利用基于两个实值小波归一变换的调整幅值也可准确地检测出来。提出了基于两个实值小波变换的修正幅值这一新概念，证明了修正幅值满足的性质。构造了两个新的实值小波函数以及推导了这两个实值小波变换的递推公式。从理论上说明基于所选两个实值小波变换的修正幅值具有如下的特性：(1)针对电压中断、电压下跌、电压上升、频率偏移、暂态振荡及随机干扰这六种最常见的电压质量问题进行了检测，检测结果显示修正幅值不仅能检测出故障的发生和终止时刻，而且还能依据检测图马上断定电压波畸形是属于这六种电能质量扰动中的哪一种类型。

4、(2)当电网的实际频率等于工频频率时，除了修正幅值发生突变的时刻外，该修正幅值在某一时刻的值恰好为该时刻的电压幅值，因此可以测量出电压幅值的变化。(3)修正幅值不仅可诊断出电网的实际频率是否偏移了工频频率，还可以进一步判断实际频率是大于工频频率，还是小于工频频率。(4)当电网的实际频率与工频频率偏差限制在某一范围内，利用修正幅值还可给出电压幅值的估计值及误差范围。(5)当正弦电压信号混有高斯自噪声时，只要信噪比比较大时，基于这两个实值小波变换的修正幅值仍可较为准确地检测到电压幅值的变化。(6)当正弦电压信号混有谐波时

5、，只要电压谐波畸变率比较小时，华南理上人学博士学位论文基于这两个实值小波变换的修一幅值仍叮较为准确地检测到电压幅值的变化。电压信号中往往含有谐波及噪声的成分。本文提出了在噪声背景下，利用变点分析方法估计电压信号基波的幅值变化时刻，进而给出诸时段上电压基波幅值、基波频率的估计值以及谐波幅值、频率等参数的估计值。首先利用chebyshev不等式确定了一闽值J，该阈值用于确定被白噪声污染的电压基波的幅值变点的个数及初步确定电压幅值变点的位置，再利用变点统计分析方法确定信号幅值变点的确切位置，并且对信号的中的其它参数进行了估

6、计。模拟结果显示在一定条件下，本文提出的估计方法具有估计精度较高的特点。但对于电压幅值频繁发生改变的情形，该估计方法不再适用。关键词：电能质量扰动；小波分析；变点统计分析；电压上升：电压下跌频率偏移IIABSrrRACTABSTRACTWithceaselessinnovationofscienceandtechnology，nourishdevelopmentofcountryeconomyandrapidrisingleVelofindustry，theproblemofpowerqualitybecomesin

7、creasingsalient，whicharoseelectricpowerbranchesandtheirconsumerattentionhighly．Theeffectualdetectionandanalysisforpowerqualitydisturbancesisofimportantmeaningtoimprovewh01epowersystemrunningleVelwithsafety．ThequantificationaldetectingIrlcthodsbasedonwaVelettran

8、sformandanalysismethodforchangepointarepresentedtostudytheissueofdynamicpowerqualitydisturbances．Whenacomplexwaveletisconstructedtodetectsignal，itispresentedthatthetwoquesti