電能質(zhì)量分析與控制結(jié)課論文

1、由*智改大是電能質(zhì)量分析與控制結(jié)課論文論文題目：小波電能質(zhì)量分析學(xué) 號(hào)：106 7 1302 2 5姓名：叢培坤專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：10級(jí)電氣二班2 0 13年 11月10 日摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，冶金、化學(xué)等現(xiàn)代化大工業(yè)的發(fā)展， 電網(wǎng)負(fù)荷加大，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷（硅整流設(shè)備、電解設(shè)備、電力機(jī)車）及 沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷（電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車運(yùn)行）使得電網(wǎng)發(fā)生波形畸變， 非對(duì)稱性（負(fù)序）和負(fù)荷波動(dòng)性日趨嚴(yán)重。電能質(zhì)量的下降嚴(yán)重地影響了供用電設(shè) 備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低了人民的生活質(zhì)量。所以在世界各國都十分重視電能 質(zhì)量的管理.衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是電網(wǎng)頻率和

2、電壓質(zhì)量。頻率質(zhì)量指標(biāo)為 頻率允許偏差;電壓質(zhì)量指標(biāo)包括允許電壓偏差、允許波形畸變率（諧波）、三相 電壓允許不平衡度以及允許電壓波動(dòng)和閃變。國家技術(shù)監(jiān)督局已公布了上述電能 質(zhì)量的五個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)。我國電力法明確規(guī)定”供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)保證供給用戶的 供電質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)公用供電設(shè)施引起的供電質(zhì)量問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理”, 在供電營業(yè)規(guī)則中也明確規(guī)定用戶的非線性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷、非 對(duì)稱負(fù)荷對(duì)供電質(zhì)量產(chǎn)生影響或?qū)Π踩\(yùn)行構(gòu)成干擾和妨礙時(shí)，用戶必須采取措 施予以消除，如不采取措施或采取措施不力，達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)，供電企業(yè)可中止對(duì) 其供電。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，供電企業(yè)有依法向用戶提供質(zhì)量合格電能產(chǎn)品的責(zé)

3、任，用戶也有依法用電，不污染電網(wǎng)的義務(wù).因此如何加強(qiáng)電能質(zhì)量管理，提高 電能質(zhì)量，是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，電網(wǎng)建設(shè)管理中必須認(rèn)真探討的重要課題。針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的諧波問題，結(jié)合小波變換中的小波包 算法對(duì)諧波問題進(jìn)行相關(guān)分析。運(yùn)用算法推導(dǎo)出諧波電壓，電流和功率的RMS 值。運(yùn)用Db40小波函數(shù)進(jìn)行諧波分析,并通過MATLAB環(huán)境下的仿真分析， 驗(yàn)證其實(shí)用性。針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)中暫態(tài)電能質(zhì)量問題，需要檢測(cè)與分析暫態(tài)，非平穩(wěn)信 號(hào)。運(yùn)用小波變換模極大值的原理能有效的檢測(cè)信號(hào)奇異點(diǎn)的性質(zhì)，對(duì)電力系統(tǒng) 中暫態(tài)電能質(zhì)量如電壓驟升，電壓驟降，短時(shí)中斷，振蕩暫態(tài)，脈沖暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行 分析并實(shí)現(xiàn)對(duì)暫態(tài)現(xiàn)象發(fā)

4、生故障時(shí)的準(zhǔn)確定位.最后通過在MATLAB環(huán)境的驗(yàn)證 分析，提取暫態(tài)信號(hào)的相關(guān)參數(shù)如信號(hào)的起止時(shí)刻，持續(xù)時(shí)間和故障幅值.通過電能質(zhì)量信號(hào)在MATLAB環(huán)境的仿真分析，通過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)可以有效 的證明小波變換在電力系統(tǒng)中對(duì)電能質(zhì)量的測(cè)量與分析有很好的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；小波變換;諧波檢測(cè)；模極大值1緒論1。1課題的研究背景及意義隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的日益提升，在人們的日常生活和工廠的正 常生產(chǎn)中電力已經(jīng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展和節(jié)約能源的 政策時(shí)，電能質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到資源的利用率，甚至國民經(jīng)濟(jì)的增長速 度.可是當(dāng)前隨著大量工廠的建立，各種整流器，變頻系統(tǒng)裝

5、置投入使用，電氣 化火車交通的運(yùn)行，各種設(shè)備都伴隨著非線性負(fù)荷影響著電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。 電壓偏差，頻率偏差，諧波等傳統(tǒng)電能質(zhì)量問題日趨嚴(yán)重。然而隨著許多電子和計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備普遍增多使得電力系統(tǒng)中的非傳統(tǒng)的電能質(zhì)量應(yīng)運(yùn)而生，短時(shí)電壓 波動(dòng)和瞬變現(xiàn)象也直接影響了電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。毋容置疑，不管是傳統(tǒng)的電 能質(zhì)量問題還是非傳統(tǒng)的電能質(zhì)量問題都直接影響了電能的質(zhì)量,會(huì)對(duì)國民經(jīng)濟(jì) 增長帶來了嚴(yán)重影響，所以尋找檢測(cè)與分析的治理工作就顯得格外重要。對(duì)于目 前存在的電能質(zhì)量問題，我們當(dāng)務(wù)之急要準(zhǔn)確的定位好影響電能質(zhì)量問題的根 源，是什么現(xiàn)象導(dǎo)致的問題。只有掌握一套全面而又具體的電網(wǎng)瞬時(shí)變化的信息。 這樣

6、我們才能對(duì)癥下藥,制定相關(guān)方案來解決和改善當(dāng)前的電能質(zhì)量問題。當(dāng)然 在分析穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量信號(hào)過程中，傅里葉變換是一個(gè)強(qiáng)有力的工具，能很好的解 決分析問題.而對(duì)于一些非線性時(shí)變信號(hào)，它就有其弊端，不能有效的檢測(cè)和分析 該信號(hào)。因此，采用新的檢測(cè)分析信號(hào)的方法是眾多國內(nèi)外學(xué)者的一直研究的課題。 這樣隨著國內(nèi)外學(xué)者的不斷研究，短時(shí)傅里葉變換，小波變換都能很好的檢測(cè)分 析電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題。本文通過電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量問題的詳細(xì)闡述，運(yùn)用小波變換理論對(duì)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì) 量的諧波問題和暫態(tài)電能質(zhì)量問題做了詳細(xì)的研究。1.2電能質(zhì)量的概述1。2.1電能質(zhì)量的概念理想的電力系統(tǒng)給用戶都是按照國家規(guī)定的電壓水平即

7、標(biāo)稱電壓供電的，它都是 一個(gè)恒定的工頻50Hz或者60Hz的正弦波形。在電力系統(tǒng)中三相交流電的各 相電壓電流值都是幅值大小相等，相位互成120度。而在現(xiàn)實(shí)中我們所使用的 發(fā)電機(jī)，變壓器等一些元件參數(shù)都不是理想的線性和對(duì)稱的，在用到不同場(chǎng)合時(shí) 負(fù)荷的性質(zhì)也隨著一些因數(shù)變化而隨機(jī)變化的，再加上不正常的調(diào)控操作和外來 的干擾等一些故障影響?？上攵@些理想狀在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，供電系統(tǒng)的某一節(jié) 點(diǎn)的電壓與電力系統(tǒng)的額定電壓發(fā)生了偏移，是因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)在運(yùn)行時(shí)改變了運(yùn) 行方式和一些負(fù)荷發(fā)生了緩慢的變化.電壓偏差就是各點(diǎn)的際電壓與電力系統(tǒng)的 額定電壓之差?？梢杂糜忻岛蜆?biāo)么值來表示電壓偏差(叢)二實(shí)測(cè)電壓額定

8、電壓X1TO額定電壓系統(tǒng)運(yùn)行中是不允許的，這樣必須有繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的保護(hù)，才能在切除故 障事件后短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)的正常的狀態(tài).當(dāng)然隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在 工廠生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中會(huì)出現(xiàn)電阻爐，工頻感應(yīng)電爐，石墨化爐等一些單 相大容量負(fù)荷，這些大量不平衡負(fù)荷會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)中三相電壓不平衡，甚至?xí)?危及到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。4)諧波諧波定義為：在電力系統(tǒng)中輸出一個(gè)非正弦電量，使用數(shù)學(xué)工具傅里葉級(jí)數(shù)對(duì) 其分解，這樣可以得到一個(gè)基波頻率，還有其它電流產(chǎn)生的電量頻率是大于基波 頻率的，一般我們把頻率是基波頻率整數(shù)倍的叫做諧波。當(dāng)然我們要區(qū)分關(guān)于諧 波的一些概念，電力系統(tǒng)發(fā)生諧波的次數(shù)

9、一般為正整數(shù)，也就是說這里介紹的諧 波與電磁兼容引起的間諧波，次諧波和分諧波是有一定的不同的。另外對(duì)于人們 經(jīng)常提起的諧波與暫態(tài)的概念也是不同的，諧波和暫態(tài)現(xiàn)象最主要的區(qū)別是發(fā)生 諧波時(shí)，它的電壓波形和電流波形基本上保持不變，而發(fā)生暫態(tài)現(xiàn)象時(shí)電壓波形 和電流波形在每一個(gè)周期都會(huì)發(fā)生變化的。在電力系統(tǒng)中，諧波的危害是比較嚴(yán) 重的，如下看看諧波危害都表現(xiàn)在哪些方面：電網(wǎng)在運(yùn)行過程中由于系統(tǒng)元件帶來了一些諧波損耗，這樣一來會(huì)直接影 響到發(fā)電廠發(fā)電和供電過程中的效率。更重要的是當(dāng)3次諧波要是流過中性線的話， 會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的是會(huì)引起線路著火從而引起火災(zāi)。在工廠生產(chǎn)和日常生活中，由于用電

10、設(shè)備一旦受到諧波影響，設(shè)備就會(huì)不正 常工作。這樣會(huì)帶來工廠中的用電設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，甚至用電設(shè)備過度發(fā)熱， 導(dǎo)致設(shè)備燒壞。電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)一旦受到諧波影響，局部會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振現(xiàn)象，如果不 加以處理，發(fā)生諧振后諧波會(huì)被放大，從而對(duì)生產(chǎn)和生活帶來巨大危害。諧波會(huì)延誤一些繼電裝置,會(huì)影響一些電氣儀器的測(cè)量精度。在通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，諧波嚴(yán)重影響了通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行和通訊質(zhì)量。 它的發(fā)生直接影響了相鄰?fù)ㄐ畔到y(tǒng)，產(chǎn)生噪聲和信號(hào)干擾，甚至信息的丟失，這 樣會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作.5 )電壓波動(dòng)和閃變電力系統(tǒng)中由于電壓變換、工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化的現(xiàn)象稱為電壓波 動(dòng)。對(duì)于電壓均方根值的兩個(gè)極值為電壓波

11、動(dòng)值，即U的最大值和最小值.一般 以其額定電壓UN的百分?jǐn)?shù)來表示其相對(duì)百分值，即：，二呈K1W 冬二土舄(1.2)一般電壓波動(dòng)波形的時(shí)間函數(shù)都是以電壓有效值和電壓的峰值的包絡(luò)線.而 電流幅值由于具有連續(xù)、快速變化特性的負(fù)荷，這樣會(huì)引起電壓變化，所以稱之 為閃變。在日常生活中電壓閃變就是指人的肉眼對(duì)由電壓波動(dòng)所引起的照明異常 的視覺感受，所以閃變術(shù)語可以歸結(jié)到電壓波動(dòng)對(duì)白熾燈的影響，也是人的肉眼 對(duì)白熾燈照明時(shí)電壓波動(dòng)的主觀感受.準(zhǔn)確的來說電壓波動(dòng)是由于電磁干擾后的 一種現(xiàn)象，閃變則是在以白熾燈工況條件下判斷電壓波動(dòng)的能不能被接受的依 據(jù)。所以在目前我們會(huì)把電壓波動(dòng)和閃變這兩個(gè)名詞聯(lián)系在一起，也

12、可以用閃變 來判斷電壓波動(dòng).1.2。2電能質(zhì)量問題的分類電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量擾動(dòng)的類型、性質(zhì)、特征指標(biāo)、產(chǎn)生原因、后果以及解 決方法如下表1。1所示：反LL電菸統(tǒng)電能質(zhì).魅的挑動(dòng)現(xiàn)奴Tab. 1. 1The di sturbance phenomenon of the power quality類型性質(zhì)特征指標(biāo):生原困后果解決叩法諧波穩(wěn)態(tài)諧波頻譜電壓.電流波形訴我性負(fù)城設(shè)備過熱 麻電保扣誤由 漫務(wù)絕緣保護(hù)有湖.無源濾波屯壓波動(dòng) 1訥變稽態(tài)波動(dòng)幅值 出現(xiàn)頻率 調(diào)制財(cái)率史孤爐焊機(jī)何服電機(jī)運(yùn)行 不正常靜止無功補(bǔ)償屯壓碟升發(fā)生時(shí)的遠(yuǎn)湍發(fā)生故障設(shè)備停運(yùn)不間斷電源可壓驟降哲態(tài)拌續(xù)槌仙大容容電機(jī)致感負(fù)我不能動(dòng)

13、態(tài)電壓恢短板時(shí)中斷幅值上常運(yùn)行孺振振暫態(tài)吱生時(shí)的持續(xù)時(shí)間 幅值線路.負(fù)載和電容組的投切漫角絕練破壞 質(zhì)壞電電濾波器隔離電壓囂避雷器脈沖暫態(tài)暫態(tài)發(fā)生時(shí)恫持續(xù)時(shí)時(shí)峰值閃電電山線路 感性電路開合設(shè)備竺緣破壞1。3電能質(zhì)量分析技術(shù)研究進(jìn)展傅立葉變換在信號(hào)的處理中，傅里葉變換由于具備正交性，完備性等優(yōu)點(diǎn),使其成為一個(gè) 有效的信號(hào)處理方法。在處理信號(hào)的過程中我們需要用到FFT快速算法，然而 當(dāng)我們利用FFT快速算法的時(shí)候必須得滿足被分析的波形需要是隨時(shí)間周期 變化的穩(wěn)態(tài)波形，在處理分析以后會(huì)產(chǎn)生頻譜泄露現(xiàn)象，這樣就會(huì)帶來分析的誤 差。最重要的是傅里葉變換對(duì)信號(hào)時(shí)間軸上的積分，其最終的變換結(jié)果不包含任 何時(shí)

14、域信息，也不能通過傅里葉變換來得到動(dòng)態(tài)信號(hào)的任何時(shí)域信號(hào)。短時(shí)傅立葉變換為解決上述問題，Gabor利用加窗,提出了短時(shí)傅立葉變換方法，即將不平 穩(wěn)過程看成是一系列短時(shí)平穩(wěn)過程的集合，將傅立葉變換用于不平穩(wěn)信號(hào)的分 析。由于對(duì)信號(hào)實(shí)行多尺度過程分析要求時(shí)，要求的信號(hào)分析頻窗口要具有很強(qiáng) 的自適應(yīng)性，在分析信號(hào)的高頻段時(shí)需要頻窗大，時(shí)窗小，低頻段時(shí)需要頻窗小, 時(shí)窗大。然而對(duì)于短時(shí)傅里葉變換，它的時(shí)頻窗口固定不變，所以不適合分析多 尺度過程和突變過程。(3)小波變換在分析突變信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)時(shí),要求我們所用的分析方法具備時(shí)頻局部化 分析的特點(diǎn)。相比于傅里葉變換和短時(shí)傅里葉變換，小波變換具備信號(hào)時(shí)頻

15、局部 化分析的特點(diǎn)，可以對(duì)如今電力系統(tǒng)中一些非平穩(wěn)信號(hào)和突變信號(hào)的分析.在眾 多工程領(lǐng)域引入小波變換,可以很好的分析處理。有著傅里葉變換和短時(shí)傅里葉 變換無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。1.4研究現(xiàn)狀在如今電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析上，我們需要分析的是電網(wǎng)中的時(shí)變信號(hào)， 也就是要分析動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量。一方面對(duì)于傳統(tǒng)電能質(zhì)量中的諧波問題經(jīng)過傅里葉 變換，小波變換分析后效果還是明顯的，但對(duì)于諧波分析時(shí)各次諧波之間的干擾 引起的頻譜泄露和混疊現(xiàn)象還是影響了小波變換分析諧波問題，使其誤差率比較 高。另一方面，由于信號(hào)的時(shí)變性，要求我們必須尋求一種分析工具對(duì)其時(shí)頻局 部化都能分析，這樣由于傅里葉變換不能分析時(shí)域,短時(shí)傅里葉變換

16、不能靈活調(diào) 整時(shí)頻窗，因而它們也就不能得到動(dòng)態(tài)信號(hào)的時(shí)域信息。小波變換具備時(shí)頻局部 化分析能力所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。例如運(yùn)用小波變換可以對(duì)電網(wǎng)信號(hào)進(jìn) 行消噪處理，對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,還能有效的檢測(cè)電網(wǎng)擾動(dòng)。1。5本文所要做的工作通過前期查閱大量參考文獻(xiàn)，了解到目前電能質(zhì)量分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩種形式, 對(duì)比與現(xiàn)有的電能質(zhì)量的檢測(cè)分析方法，提出一種基于小波變換的電能質(zhì)量分析 方法，文章中通過詳細(xì)的小波包分解與重構(gòu)算法對(duì)電力系統(tǒng)中諧波做出詳細(xì)的分 析，另外運(yùn)用小波變換模極大值原理能很好檢測(cè)信號(hào)奇異點(diǎn)的性質(zhì)對(duì)電力系統(tǒng)中 暫態(tài)電能質(zhì)量問題做詳細(xì)的分析.論文的總體結(jié)構(gòu)如下：第一章闡述了電力系統(tǒng)中電

17、能質(zhì)量的相關(guān)概念，概括了對(duì)于電能質(zhì)量問題現(xiàn) 有的分析方法和研究現(xiàn)狀.第二章詳細(xì)的介紹了小波變換的相關(guān)概念的原理和基 本思想，并且就分析目前電網(wǎng)中時(shí)變信號(hào)的可行性和傅里葉變換做一個(gè)比較。第 三章闡述了小波變換的小波包分解與重構(gòu)算法在電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量諧波分析 的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了基于Db40小波函數(shù)的諧波分析方法。第四章通過對(duì)電力系統(tǒng)中暫態(tài)電能質(zhì)量性質(zhì)的基本理解，詳細(xì)的論述了小波變換 模極大值原理在暫態(tài)電能質(zhì)量中的應(yīng)用.第五章對(duì)全文做一個(gè)總結(jié)，將文中在電 能質(zhì)量中的分析方法做一個(gè)客觀的分析，提出一些在電能質(zhì)量分析中的改進(jìn)方法 和對(duì)未來的展望。2。小波變換理論對(duì)于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量分析，傅里葉變換無疑

18、是比較好的分析工具。然而隨 著信號(hào)的時(shí)變性，傅里葉變換在分析信號(hào)時(shí)就有很大的局限性，所以一些學(xué)者在 實(shí)際研究應(yīng)用中對(duì)傅里葉變換分析方法進(jìn)行合理的改進(jìn)。由于小波變換具有的時(shí) 頻局部化分析優(yōu)越性，在上個(gè)世紀(jì)末期就被國內(nèi)外學(xué)者所應(yīng)用.小波變換是數(shù)學(xué) 領(lǐng)域的一個(gè)新的分支，它能有效的將數(shù)學(xué)中的泛函數(shù)，數(shù)值分析，傅里葉變換組 合在一起，不僅具備它們身上的優(yōu)點(diǎn)，而且自身具有多分辨率分析的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)比 于傳統(tǒng)分析穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的傅里葉變換，小波變換具備傅里葉變換沒有的特性， 能很好的對(duì)信號(hào)時(shí)頻局部化進(jìn)行分析。對(duì)目前電網(wǎng)中突變信號(hào)和非平穩(wěn)的信號(hào)又 很好的表征能力。2。1傅里葉變換對(duì)于傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的分析,傅里葉

19、變換無疑是一種很好的分析方法，因 為它架起了時(shí)域與頻域直接的橋梁.在后來的一些線性時(shí)不變信號(hào)的處理過程 中，傅里葉變換一直起著統(tǒng)治的地位，最主要的原因是傅里葉變換所用的正弦波 e iwt是所有線性時(shí)不變算子的特征向量。在這里我們不妨設(shè)/是系統(tǒng)的輸入，了加泌,則函數(shù)/if）的連續(xù)傅里葉變換為：/（舊=了。）由（2.1）故尸3）傅里葉逆變換定義為:了U） = 二產(chǎn)（2. 2）如果要計(jì)算傅里葉變換，我們必須要用到數(shù)值積分，可以取f（t）在R上的離 散點(diǎn)上的值來計(jì)算這個(gè)積分。在實(shí)際應(yīng)用中我們需要信號(hào)在時(shí)頻上都是離散的且 是有限的長度，這樣就可以方便的借助計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的信號(hào)頻譜分析.傅 里葉變換在

20、物理意義上分析的話，它就是把信號(hào)的波形分解成不同頻率正弦波的 疊加和，這樣一來就可以把要分析的信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域上，以便于我們的分 析。雖然傅里葉變換能夠?qū)⑿盘?hào)時(shí)頻特征能很好的聯(lián)系起來，但是我們也只能單一的 從時(shí)域上或者頻域上來觀察信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)經(jīng)過傅里葉變換后在時(shí)域波形中不能 觀察到頻域信息,所以不能將時(shí)域和頻域有效的結(jié)合在一起。也是因?yàn)檫@樣，在 目前電網(wǎng)中的信號(hào)是時(shí)變的，對(duì)于傅里葉變換就沒法時(shí)頻局部化分析了。2。2短時(shí)傅里葉變換對(duì)于電網(wǎng)中的非平穩(wěn)信號(hào)的分析，由于傅里葉變換沒有時(shí)頻局部化得表征能 力，所以傅里葉變換在信號(hào)頻率出現(xiàn)時(shí)間段的局部就不能提供有效的信息。于是 而對(duì)于分析局部時(shí)間段的

21、頻率信息傅里葉變換就沒有很好的實(shí)用性了。為了能更好的分析信號(hào)頻率在局部時(shí)間段的特征。在上個(gè)世紀(jì)中葉，Gabor提 出了加窗傅里葉變換（簡(jiǎn)稱STFT）.其核心思想：可以假設(shè)一個(gè)光滑函數(shù)g （t） 作為一個(gè)窗口函數(shù)，規(guī)定它在特定的區(qū)間外等于0或者接近于0。對(duì)于短時(shí)傅里葉的核心思想就是規(guī)范一個(gè)窗口函數(shù)，是它可以表征信號(hào)頻率在局 部時(shí)間段上的信息。但是我們可以通過短時(shí)傅里葉的定義可以明白時(shí)域窗口At 和頻域窗口Aw是單一不變的，并不是隨著t和w變換而變化的，是一種單一 的分辨率分析方法.對(duì)于那些平穩(wěn)信號(hào)，短時(shí)傅里葉變換有很好的分析能力，但對(duì) 于目前電網(wǎng)中的時(shí)變，非平穩(wěn)信號(hào)，我們需要尋找適當(dāng)?shù)拇翱趯?duì)應(yīng)去

22、分析不同的 時(shí)間段的信號(hào)。在這方面短時(shí)傅里葉分析信號(hào)就有局限性，不能滿足目前時(shí)變信 號(hào)的分析能力。2。3小波變換隨著國內(nèi)外學(xué)者對(duì)信號(hào)處理技術(shù)的研究，對(duì)比與傅里葉變換和短時(shí)傅里葉變 換對(duì)當(dāng)今電網(wǎng)時(shí)變信號(hào)的分析的缺點(diǎn)，小波變換有著它們沒有的優(yōu)點(diǎn)成為了一種 的新的數(shù)學(xué)理論分析工具。在小波變換中，它的窗口面積是固定的,但形狀是可以 任意變化的。它可以有效的分析時(shí)間窗和頻率窗都改變的時(shí)頻局部化，可以在高 頻部分具有較低的頻率分辨率和較高的時(shí)間分辨率，低頻部分具有較低的時(shí)間分 辨率和較高的頻率分辨率，所以國內(nèi)外學(xué)者們贊譽(yù)它為數(shù)學(xué)顯微鏡。也就因?yàn)樾?波變換有著其它方法得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，所以在信號(hào)分析上有很大的

23、作用。小波變 換的基本定義是:將一個(gè)基本小波的函數(shù)中(t )先做位移，再在不相同尺度a下 與待分析信號(hào)x(t )做內(nèi)積：一-L(二)小(2.3)睥-a打等效的頻域表示air：(日如)片和/如(2. 4 )其中式中,X,歡分別是*)，w(的傅里葉變換，2.3.1小波變換顧名思義，小波即小區(qū)域的波，它的波形的均值是0,而且長度有限.小波 函數(shù)的精確定義：圖2.1小波基函數(shù)的相平li.i2。3.2離散小波變換在實(shí)際信號(hào)的分析中，需要將信號(hào)f (t)進(jìn)行離散化處理，使其成為一個(gè)離 散化序列，相應(yīng)的對(duì)伸縮因子a和平移因子也要做離散化處理，這樣離散化處理 過后計(jì)算機(jī)分析和處理信號(hào)時(shí)就會(huì)很便捷。工程上我們將

24、它稱為離散小波變換， 記為DWT。由于任何函數(shù)經(jīng)過小波變換后展開的系數(shù)都有一個(gè)相關(guān)關(guān)系，這樣就會(huì)發(fā)現(xiàn) 連續(xù)小波變換系數(shù)就存在很大的冗余量，要減少小波變換系數(shù)的冗余度，我們可 以將小波基函數(shù)的伸縮因子a和平移因子就界限在一些離散點(diǎn)上取值。通常我們采用的方法是尺度的離散化和位移的離散化，即對(duì)尺度進(jìn)行幕數(shù)級(jí) 離散化，首先取此時(shí)對(duì)應(yīng)的小波函數(shù)就為同樣對(duì)平移因子進(jìn)行均勻離散取值，以 至于可以將整個(gè)時(shí)間軸覆蓋.當(dāng)然為了防止在尺度下相關(guān)信息的丟失，可以規(guī)定 的寬度的倍,采樣間隔擴(kuò)大到這樣aj，這樣改寫為：棗m (，) = *：他/了(如言)=妃 祖乩泠-如肩- l=-(E* jj申：.*5礦渣口-0-U簡(jiǎn)化

25、上式可以表示為：(3. 3)卜心)云- d；(炒|于是電床有效值的計(jì)算表達(dá)式為;(3. 1)其中式中:(3. !5)U所表達(dá)的含義是在分解尺度為 j時(shí)第i個(gè)點(diǎn)上頻率帶內(nèi)的電壓RMS值.同理通過以上的方法我們也可以推導(dǎo)出小波變換分解后的電流信號(hào)在每個(gè)頻帶間的RMS值為:11 ,i y-I i ： -i 2|_ -i rr4 = J -12 = J )2 = J Y 何 ) J 心 z(3. 6)li心其中式中:匕=J白工td(3.7)V 2 心3。1。2應(yīng)用小波包算法的測(cè)量諧波功率通過對(duì)3.1。1節(jié)電壓RMS 值和電流RMS值表達(dá)式的推導(dǎo)，我們可以了 解到單個(gè)電壓信號(hào)和單個(gè)電流信號(hào)運(yùn)用小波包分解

26、算法，為小波包算法對(duì)信號(hào)的 功率測(cè)量埋下伏筆.眾所周知，在實(shí)際電路中功率可以表達(dá)為電壓和電流的乘積. 換句話說我們只要用相同的小波變換尺度對(duì)該頻帶內(nèi)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn) 行分解，同時(shí)用相同母小波函數(shù)對(duì)該頻帶中的諧波電壓和諧波電流進(jìn)行測(cè)量，這 樣我們就能對(duì)該頻帶中的功率做出測(cè)量。利用功率定義表達(dá)式可推出諧波功率表 達(dá)式為：= j W (g。)+勇 W/n)婦#=)己 I /=()#=().= 1#=口 TOC o 1-5 h z 2-|IT*-1(3. 8)/=0.=0+ E E Mum；(列W如) /=:J A=.)*+eeV/0 即灼gSW*./=o:=少利用小波變換的相關(guān)性質(zhì)將上面的表達(dá)

27、式可以表示為:2Z-12 -IJX偵)(3. 9)H #F故功率表達(dá)式為:. 1 2_|尸-字(4。)刃- yr (心頃)7 *=.-0=* S 心.心/；)(3. 13)4.-U.3=0= z),：=n跟諧波電壓和電流的表達(dá)一樣，其中式中，表達(dá)的含義是分解的尺度在j時(shí)的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上的頻率帶上的功率值.3。2基于Db4 0小波的諧波分析眾所周知，利用小波包變換來分析諧波信號(hào)，首先就要明確確定合適信號(hào)分析 的小波包函數(shù)，所以要求我們使用的小波函數(shù)要具有良好的頻域特性。在具體的 實(shí)際工程背景下，Db小波函數(shù)具有很好的實(shí)用性。因?yàn)樗邆渚o支撐性，連續(xù) 性以及非平穩(wěn)信號(hào)的靈活性等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)電流的原始信號(hào)

28、為：(7)二 200血 100鋼 -111血30to+llsii50to-3,8sin900m+ 3.7 sin 1100W 4- 2 sin 1900/(3.11)信號(hào)基波與各次諧波參數(shù)值如下表3.1：占3一 I信.號(hào)基波W冷次諧波成分&Tiib3.1 【Ik com pone lu $。中 rip in 譏】u nd a mem 汩 卅1腎；iind hiim mi it s頻率(Hz)幅值(V)5020015011. 7250113503. S5503. 79502其中頻率是50Hz處為基波頻率，并且有3,5,9,11, 19次諧波分布在 該電流信號(hào)里。下圖3。1為信號(hào)波形圖與信號(hào)頻譜圖

29、.通過上圖可以看出原始信號(hào)中含有諧波信號(hào)，并不是理想情況下標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)的正 弦波形。同時(shí)我們可以通過以上推導(dǎo)出的算法(3.4)至(3。10)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相關(guān) 分析。計(jì)算出的各個(gè)頻帶中信號(hào)幅值如下表3。2所示：k 3.2 基-Db4O小波包變換電浦RMS i|算Tab3.2the com pitted RMS t-f cur re nt based on d b4 w a vc e t p ticket頻率(Hz)原信號(hào)幅值IV)Db波l|算出信拈 RMS fll. (V )誤差率【50200210. 7705. 3S515011. 712. 0222. 752501111. 22024503. S3

30、. 483S. 345503. 7&四2. 2795022. 0281.4當(dāng)然在目前電力系統(tǒng)中諧波的分析當(dāng)中基于Db小波函數(shù)的諧波分析相比 較于其他分析方法有著很好的優(yōu)越性。但是由于在分析電力系統(tǒng)中諧波時(shí)使用的 小波函數(shù)自身也存在頻譜泄露和混疊現(xiàn)象，使得各次諧波之間相互影響，在一定 程度上直接影響了諧波分析的精度.3。3本章小結(jié)本章通過詳細(xì)闡述了小波變換分解和重構(gòu)算法來推導(dǎo)出電力系統(tǒng)中諧波電壓 RMS值，電流RMS值，功率RMS值.結(jié)合選取小波函數(shù)的原則來選用Db40 小波包來仿真計(jì)算各次諧波電流有效值，在此基礎(chǔ)上提出一種兩階段法來分析諧 波，用改進(jìn)后的基于小波包變換來計(jì)算諧波電流有效值.實(shí)驗(yàn)

31、數(shù)據(jù)表明該方法具 有很好的實(shí)用性。4小波變換在暫態(tài)電能質(zhì)量檢測(cè)分析中的應(yīng)用隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，用戶用電水平的不斷加大，導(dǎo)致電能質(zhì)量水平與用戶用 電要求的差距越來越大。再隨著一些非線性設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的大范圍使用，使 得電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題日趨嚴(yán)重。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于電能質(zhì)量問題的研究 也慢慢靠向電力系統(tǒng)中暫態(tài)電能質(zhì)量問題，這也是目前研究電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量 問題的難點(diǎn)。在本章中，為了能很好的分析暫態(tài)電能質(zhì)量，提出了基于小波變換模 極大值來分析暫態(tài)電能質(zhì)量問題。4。1擾動(dòng)信號(hào)的數(shù)學(xué)模型sin（仲 卜的；11.IE0.&C4. 1 ）洋疝十啊模型中經(jīng)過歸一化處理，取帽值為1, 3=M=*50gA,

32、勺分別為擾亍 的起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻n在這里我們M以模擬一次單相接地故障引起的非故障相電壓驟3 的波形共叫=。04，心=0.13, =1.3,甲=L圖4.1次單和接他故障引起的非故障和電,驟升波形2）電壓驟降在電力系統(tǒng)中，電壓驟降又名電壓跌落或電壓凹陷，指工頻電壓的有效值降到 0.10.9 pu ，并且持續(xù)時(shí)間為001s60s的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象.它的 數(shù)學(xué)模型如下：sin（取十四）“（7）-1 D.ldQ.9（1.2）& 前例 /, /-,3）電壓中斷在電力系統(tǒng)中，電壓中斷現(xiàn)象就是系統(tǒng)工頻電壓有效值減少到小于0. 1 pu, 并且其持續(xù)時(shí)間在0.01s60s的電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。它的數(shù)學(xué)模型為：si門

33、-創(chuàng) / /,仰）=1-00.1（ 1. 3）泌+卬）tx / A4）脈沖暫態(tài)在電力系統(tǒng)中，脈沖暫態(tài)現(xiàn)象是系統(tǒng)電壓在其穩(wěn)定的工作條件下的一種突發(fā) 的，非電源頻率的單極性變化.通常情況下脈沖暫態(tài)多為雷擊所產(chǎn)生的，可用持 續(xù)時(shí)間短的矩形波來近似表示。它的數(shù)學(xué)模型如下：血（心+啊- 5,/. 4- 51（4一 4）E/- r5/ + rS5）振蕩暫態(tài)在電力系統(tǒng)中，振蕩暫態(tài)現(xiàn)象也是系統(tǒng)電壓在其穩(wěn)定的工作條件下一種突發(fā)的， 非電源頻率的雙極性變化，它可以由其頻譜成分，持續(xù)時(shí)間和幅值來描述的.它 的數(shù)學(xué)模型如下：叭 f）=.日二 .（I 5 siuffty I- p） I Ae 2pff z / /,4.

34、2擾動(dòng)信號(hào)的采樣電力系統(tǒng)中，要想很有效的分析電能的質(zhì)量，我們首先必須要采樣信號(hào)。為了 能很好的借助計(jì)算機(jī)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的有效分析,那么就需要一 個(gè)采樣裝置使其能離散化處理電能質(zhì)量連續(xù)的時(shí)間信號(hào)。其中在信號(hào)采樣過程中 選擇什么樣的采樣頻率對(duì)分析是十分重要的。在工程應(yīng)用中，我們應(yīng)該把以下的 因素作為考慮選擇合適采樣頻率的準(zhǔn)則。1）首先考慮整個(gè)分析系統(tǒng)的性價(jià)比時(shí)，隨著系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量越來越大,這樣就 不符合優(yōu)良的性價(jià)比.最重要的是采樣裝置要要求可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的數(shù)字運(yùn)算速度 和最大的采樣率，但是為了分析時(shí)的高精度性，一般需要實(shí)時(shí)性分析。然而隨著 采樣率的增高，相繼的數(shù)據(jù)量就越大，導(dǎo)致運(yùn)算時(shí)間

35、過長，這樣就和實(shí)時(shí)性分析 相違背了。2）采樣率的大小要按照采樣信號(hào)對(duì)象的頻譜范圍來選擇，采樣率過高或者過 低都會(huì)造成分析的誤差。一般情況下，采樣時(shí)要滿足采樣定律，要滿足信號(hào)scf 2f 的變量關(guān)系式其中變量關(guān)系式中的表示為原信號(hào)的最高頻率。4。3小波變換模極大值與擾動(dòng)信號(hào)奇異性檢測(cè)設(shè)是一起平滑作用的低詭平滑函數(shù),I .淌足條件:匚八睥=I,“0崩（匕| = 0（4.）取E川高斯函數(shù)，即2eF沖二-T寸2月（7假度S是二次可導(dǎo)的，定義呼*）和甲0）分別為。E的一階和二階.(1. 8)用表不函數(shù)召5肘尺度因子。的伸縮由于小波變換就是將原信號(hào)f（t） a同伸縮小波卷積得到的，因此和W（，）為小波函數(shù)

36、定義的卷積小波變換為：世Z小=.f 切=,孔總W =應(yīng)頃呻叫（19）dl di如NgE心性婦項(xiàng)?。?, 10）tit lit1這甲.將f （/） 以表小- 為函數(shù)/V）通過彳氐通平-滑函數(shù) E）在尺幔我卜平滑的結(jié) 果.由式 足一9）. mm可如，叼.門川*函數(shù)/m在尺度j卜,由6也）平滑后取徂的 階導(dǎo)數(shù).吧./V）為函數(shù),W.）在尺I由目平滑上取得的.階導(dǎo)數(shù)彳-如卜圖所示,通過上圖可以知道當(dāng)我們把小波函數(shù)看成是一個(gè)平滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)時(shí)，剛好 信號(hào)的模的局部極值就與信號(hào)的突變點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。同樣當(dāng)我們將小波函數(shù)看成一個(gè) 平滑函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)時(shí)，信號(hào)小波變換模的過零點(diǎn)剛好與信號(hào)的突變點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。 這個(gè)細(xì)小的

37、突變就說明信號(hào)在該點(diǎn)存在著奇異性，小波系數(shù)模極大值就可以在奇 異信號(hào)經(jīng)小波變換后的奇異點(diǎn)出確定。于是可以借助檢測(cè)小波系數(shù)模的模極大值 的同時(shí)可以確定擾動(dòng)信號(hào)的發(fā)生時(shí)刻和持續(xù)的時(shí)間。當(dāng)然要使能更有效，更精確 的進(jìn)行檢測(cè)，相比較傳統(tǒng)的模極大值原理方法，在其基礎(chǔ)上對(duì)其改進(jìn)了方法如下：1）對(duì)采樣的信號(hào)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行小波分解，這樣可以得到第一層高頻系數(shù)cd1 和第二層高頻系和cd2。2 ）分別對(duì)高頻系數(shù)Cd1和cd2的所有系數(shù)求其絕對(duì)值的平均值（記為me a n）。3）再對(duì)高頻系數(shù)cdl和cd2求其絕對(duì)值中的最大值（記為max）。4）若兩相鄰的時(shí)間點(diǎn)只有一個(gè)采樣間隔，這樣我們就可以比較兩個(gè)突變點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的值

38、，比較過后保留較大值的奇異點(diǎn),去除較小值的奇異點(diǎn)。其中對(duì)于A和A 2兩個(gè)閾值的比較，A更有利于檢測(cè)模極大值較大，變化劇烈的擾動(dòng).而A2可 以檢測(cè)模極小值較小，變化不是特別劇烈的擾動(dòng)。此外第4步的目的是更能精的 有效的定位擾動(dòng)時(shí)刻。綜合上述可知，信號(hào)f （t）奇異點(diǎn)的檢測(cè)可以依據(jù)小尺 度小波變換的模極大值方法來進(jìn)行，即模極大值點(diǎn)的位置就是信號(hào)發(fā)生奇異點(diǎn)的 位置所在。對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)中暫態(tài)電能質(zhì)量的分析就可以憑借暫態(tài)電能質(zhì)量信 號(hào)在模極大值點(diǎn)處出現(xiàn)一個(gè)細(xì)小的突變來進(jìn)行，然后利用小波變換來將這個(gè)細(xì)小 的突變放大顯示出來，同時(shí)可以檢測(cè)出信號(hào)在突變點(diǎn)處的發(fā)生時(shí)刻，持續(xù)時(shí)間和 結(jié)束時(shí)刻，從而顯現(xiàn)定位暫態(tài)故

39、障的功能.4。4基于小波變換模極大值對(duì)暫態(tài)電能質(zhì)量的檢測(cè)與分析4.4.1電壓驟升的檢測(cè)與分析在電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)在不規(guī)范的運(yùn)作后會(huì)發(fā)生故障，電壓驟升就是由于系 統(tǒng)發(fā)生故障所引起的，對(duì)電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量有一定的影響，屬于電能質(zhì)量暫態(tài) 的范疇.電壓驟升是暫態(tài)電能質(zhì)量問題中一種現(xiàn)象，但對(duì)電能質(zhì)量有一定的影響。 也就因?yàn)檫@樣，為了能很好的提取發(fā)生電壓驟升現(xiàn)象時(shí)候的特征量，我們可以利 用小波變換的方法提取.小波變換提取相關(guān)特征量后能非常有效的描述發(fā)生電壓 驟升發(fā)生時(shí)間，持續(xù)時(shí)間和幅值。為了能形象的描述系統(tǒng)發(fā)生電壓驟升現(xiàn)象，在 這里我們可以利用 MATLAB仿真軟件對(duì)電力系統(tǒng)一次單相接地故障時(shí)所引 起的

40、非故障相的電壓驟升現(xiàn)象進(jìn)行仿真分析。如下圖描繪的就是非故障相的電壓 驟升波形，其中設(shè)其幅值為1。0p。u.，工頻為50Hz，采樣頻率為6 4 0 0 Hz,每一個(gè)周期采樣128點(diǎn).為了更好的對(duì)電壓驟升現(xiàn)象進(jìn)行分析，可以對(duì)電壓信號(hào)運(yùn)用 Db4 0小波進(jìn) 行五層多分辨率分解，分解后的結(jié)果如下圖4。8所示。(其中圖中X軸表示 信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)(N),Y軸表示電壓的幅值(p.u.)以及小波變換系數(shù))。圖中：D 1和D2 表示的是信號(hào)經(jīng)過小波變換后得到的第一層高頻系數(shù)和第二層高頻 系數(shù)，圖形中能很好的反映出信號(hào)的細(xì)節(jié)變化A5是信號(hào)經(jīng)過小波變換后得到的 低頻系數(shù)，在圖形中能很好的反映出信號(hào)的概貌部分，基本上和

41、原來信號(hào)的波形 一致，不同的是在突變點(diǎn)中間信號(hào)幅值要比原來正常幅值要大一點(diǎn)，這樣我們就 可以判斷信號(hào)發(fā)生了電壓驟升現(xiàn)象。至于電壓信號(hào)在哪部分發(fā)生電壓驟升現(xiàn)象的, 在圖中4 0 5點(diǎn)和789點(diǎn)處，信號(hào)經(jīng)小波分解后的第一層高頻系數(shù)D1和第 二層高頻系數(shù)D2都出現(xiàn)了小波變換模極大值現(xiàn)象,通過之前所介紹的信號(hào)奇異 性檢測(cè)理論性質(zhì)可以說明信號(hào)在4 0 5點(diǎn)和789點(diǎn)處存在奇異性，同時(shí)也可以 判斷信號(hào)發(fā)生電壓驟升的突變點(diǎn)在這兩點(diǎn)處。4.4。2電壓驟降的檢測(cè)與分析在電力系統(tǒng)暫態(tài)電能質(zhì)量問題中，電壓驟降現(xiàn)象是很普遍的現(xiàn)象。在這節(jié)我 們還是應(yīng)用小波變換來提取電壓驟降的相關(guān)特征量來描述它的一些參數(shù)如驟降 現(xiàn)象的發(fā)

42、生時(shí)間，持續(xù)時(shí)間和它的幅值。同電壓驟升現(xiàn)象分析原理一樣，我們先 將電能質(zhì)量信號(hào)均等劃分到不同的尺度上，使其獲得每個(gè)頻帶的信息.(因?yàn)槊?個(gè)尺度對(duì)應(yīng)了一部分的信號(hào)，而且不會(huì)受到其它頻帶的影響)。要能很好的描述 電能質(zhì)量的特征，我們只需要提取與特征向量相關(guān)的頻帶信息。在這里我們可以 利用MATLAB仿真軟件對(duì)電力系統(tǒng)中工頻運(yùn)行時(shí)發(fā)生單相接地短路故障進(jìn)行 仿真分析。設(shè)其幅值為1.0P. u.,工頻為5 0Hz，采樣頻率為6400Hz，每個(gè) 周期采樣128點(diǎn)。具體如下圖所示：時(shí)閶t/s4。4。3短時(shí)中斷的檢測(cè)與分析在電力系統(tǒng)暫態(tài)電能質(zhì)量問題中，短時(shí)中斷也其中一種，它是指供電電壓降至 01Pu以下，并且

43、持續(xù)時(shí)間不會(huì)超過 60s。當(dāng)然我們同樣用小波變換提取 發(fā)生短時(shí)中斷時(shí)的特征量，從而來準(zhǔn)確來描述短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)間和持續(xù)時(shí)間。在 這里我們同樣用MATLAB仿真電力系統(tǒng)發(fā)生一次短時(shí)中斷故障時(shí)的情況，如下 圖所示。其幅值為1.0pu.，工頻為50Hz，采樣頻率為6 4 00Hz，每個(gè)周 期采樣128點(diǎn).4。4。4振蕩暫態(tài)的檢測(cè)與分析振蕩暫態(tài)是指當(dāng)電壓或者電流在其穩(wěn)態(tài)條件下突然發(fā)生的一個(gè)突發(fā)的，非電源 頻率的現(xiàn)象，并且它具備雙極性（或正或負(fù)）。換句話說它是由瞬時(shí)值迅速改變極 性后的電壓或者電流組成。我們可以用小波變換提取其特征量后就可以準(zhǔn)確的描 述振蕩暫態(tài)的發(fā)生時(shí)間，持續(xù)時(shí)間和峰值的大小。在這里以電力

44、系統(tǒng)中一次電容 器組充電引起的振蕩暫態(tài)現(xiàn)象為例，用MATLAB來仿真分析.設(shè)振蕩暫態(tài)的幅 值為 1。0p。u.,X頻為50Hz，采樣頻率為6400Hz，每個(gè)周期采樣128 點(diǎn).如下圖4. 19所示。歸 。叫 0 060.08 日 t 01?C14 DE U.1E4。4。5脈沖暫態(tài)的檢測(cè)與分析在電力系統(tǒng)中，脈沖暫態(tài)也存在暫態(tài)電能質(zhì)量問題中，它一般是電壓或者電 流在兩個(gè)連續(xù)的穩(wěn)態(tài)之間在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象，也有數(shù)量變化，由于脈沖 暫態(tài)的頻率非常之高，我們可以運(yùn)用小波變換提取它的特征量從而來描述脈沖暫 態(tài)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)發(fā)生時(shí)間，持續(xù)時(shí)間和其峰值大小.設(shè)脈沖暫態(tài)的幅值為 1. 0 p.u.,工頻為5 0

45、 Hz，采樣頻率為6 4 00Hz，每個(gè)周期采樣128點(diǎn).如下 圖所示.C；III I1.II 一一 _口 以 UE14 U.Ub LjUtS U 1U.14 U.lt U .康 (J.2Hffl佻4。5本章小結(jié)本章的重點(diǎn)是以電力系統(tǒng)暫態(tài)電能質(zhì)量為背景，為了很好的解決現(xiàn)實(shí)生活中 這一難題。通過小波變換的相關(guān)知識(shí)可以知道小波變換模極大值有很好的檢測(cè)突 變點(diǎn)的性質(zhì)。故結(jié)合其性質(zhì)我們對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)電能質(zhì)量問題如電壓驟升，電壓 驟降，短時(shí)中斷，振蕩暫態(tài),脈沖暫態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與分析，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位，并 提取相關(guān)暫態(tài)信號(hào)持續(xù)的時(shí)間和故障的幅值，實(shí)驗(yàn)證明運(yùn)用小波變換模極大值對(duì) 檢測(cè)電力系統(tǒng)暫態(tài)電能質(zhì)量問題有很好的優(yōu)越性.5總結(jié)與展望隨著人們生活水平的日益增高，人們對(duì)生活中的硬件質(zhì)量也相應(yīng)的越來越重 視電能質(zhì)量問題就成為人們普遍關(guān)注的問題。當(dāng)然隨著許多研究人員致力于這項(xiàng) 問題的研究，電能質(zhì)量的檢測(cè)與分析手段也日趨完善.經(jīng)典的