基于小波变换的电网电能质量评估与matlab仿真

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1、万方数据第23卷第1期v01．23No．I四川职业技术学院学报了01唧IalofSicl咖V∞a岫mandTechnicalCouege2013年2月Eeb．2013基于小波变换的电网电能质量评估与MATLAB仿真何军(四川职业技术学院电子电气工程系，629000)摘要：随着电力市场和国民经济的迅速发展，电能质量问题已经引起世界各国电力部门和用户的广泛关注，供电质量不高将引起某些重要生产过程中断，导致工业产品质量下降，从而造成严重的经济损失．本文根据电能质量扰动信号的非平稳性，通过分析小波交换的原理，利用小波交换能够突出信号局部特征的特性，分析了利用小波交换对电网电压头落及周期脉冲等典

2、型电能质量扰动进行判断与定位的方法．相应的仿真结果说明小波交换是对电能质量扰动进行判断和定位的有效途径．关键词：电熊质量；小没变化；电压头落；仿真中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1672—2094(2013)01—0142—04l引言电能是一种经济、实用、清洁且易控制和转换的能源形态，是供电部门向电力用户提供并由发电、供电、用电三方共同保证质量的一种特殊产品【l】．近年来，电力电子装置等非线性设备的迅速发展和广泛应用造成电网电能质量日益恶化；与此同时，随着基于计算机系统的控制设备和精密仪器在国民生产和生活中的普及，也需要高质量的电能质量．因此，从20世纪80年代末以来，电能质

3、量已成为电力部门及其用户日益关注的问题．据国际会议报告介绍，无论国内国外，电能质量问题都造成了巨大的经济损失．因此，要满足现代工业和广大电力用户的要求，就必须理解和重视现代电能的质量问题，考虑从技术、运行管理、经济等方面着手，加大力度保证优质供电．2概述2．1电能质量评估的国内外动态对于电能质量，目前还没有一个准确、统一的定义．但电能质量问题是以电力用户的生产需求驱动的，所以用户的衡量标准应占有优先位置．在此原则的基础上，关于电能质量可定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差嘲．国外通常使用功率因数、总谐波畸变率等几种指标来对电能质量进行评价，但这具有定量性，对非

4、周期信号存在不协调韵问题，因此要考虑如何处理畸变、不平衡现象的功率定义．虽然国外在这方面已作了大量研究，但至今也无一致的结论和意见[3】．从信号处理上来说，电能质量分析领域应用得最为广泛的分析方法是以傅里叶交换法、小波交换法为代表的变换域方法．国内方面，我国相继出台多项国家标准来保证我国的电能质量．但关于暂态电能质量问题，由于研究起步较晚，还处于摸索阶段，还没有统一的标准来描述和定义暂态电能质量现象．但已经逐步开展综合应用各种分析方法，例如将小波变换、FFT和人工智能相结合对哲态电能质量进行检测、分类与识别．这在电能质量领域已成为一个新的研究方向．而关于小波变换在电能质量问题的应用，已

5、有不少研究者取得了相应的理论成果．2．2电能质量干扰分类由于过去没有统一的标准来对各种扰动引起的电能质量问题进行定义，IEEE第22标准统筹委员会和其他国际委员会建议用电压跌落、电压上升、电压中断、电压瞬、变电压畸变五种术语来描述主要的电能质量干扰脚其中电压跌落近年来受到了国际上较为密切的关注。这主要是因为引起电压跌落的原因比较普遍，并且电压跌落容易使调速设备出现跳闸、机电设备产生误操作等各种故障．所以对各种扰动进行分类，是为了根据电压信号的特征提取信息并且依据扰动持续的时间和扰动对信号幅值的影响综合判断信号干扰的种类．收稿日期：2012-09-20作者简介：何军(1963-)，男，重

6、庆万州人，四川职业技术学院电子电气工程系副教授．研究方向：电气自动化．·142·万方数据何军基于小波变换的电网电能质量评估与姒TLAB仿真3基于小波变换的电能质量评估与MATTL俎仿真3．1电能质量评估方法稳态电能质量和暂态电能质量是最主要的电力系统电能质量问题．稳态电能质量问题的特征主要为波形畸变：暂态电能质量问题的特征通常是频谱和暂态持续时间，可分脉冲暂态和振荡暂态两大类．目前电力行业主要着眼于暂态电能质量问题的分析与研究囿．而短时傅里叶变换(STFT)、小波变换等几种方法是暂态电能质量问题的主要分析方法．短时傅里叶变换是用傅立叶变换分析信号的时间窗，以便确定该时间窗存在的频率．这

7、在一定程度上弥补了不具有时频分析能力的傅立叶变换的缺陷．但其缺点是无法改变已确定的窗函数的窗口形状．因此，短时傅立叶变换实质上是具有单一分辨率的分析，必须重新选择窗函数来改变其分辨率．而小波变换是一种时频局部化分析方法，其时间窗和频率窗都可改变，窗口大小固定但其形状可变[6】．因此，两者的区别在于短时傅立叶变换只能用来分析缓变信号，但不能精确分析波形变化剧烈的信号．而小波变换能自动调节窗口大小，因此成为电能质量评估方法中应用较为普遍的一种方法．