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电能质量扰动识别与分类的研究

作　者: 黄勇
导　师: 刘永强
学　校: 华南理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 暂态电能质量扰动谐波小波消噪希尔伯特-黄变换小波变换
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 305次
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内容摘要

近年来,科学技术的不断创新和国民经济的蓬勃发展,使得对电能质量的要求越来越高。同时,由于电网干扰性负荷的日益增多,使得电能质量受到诸多方面的影响。电能质量问题现今已越来越严重,电压暂降和短时中断已被公认是影响许多用电设备正常安全运行最严重的问题。对于稳态电能质量检测问题,国内外算法已经较为成熟,尤其采用高精度FFT算法对稳态问题的处理可以取得很高的精度。然而,对于暂态电能质量问题,无论是理论研究还是装置的开发都还处于尝试应用阶段。采取合理的措施是提高电能质量的保证,首要的是应对其正确的检测和识别。基于这一点,本文对电能质量扰动(五种暂态电能质量扰动与谐波)检测和识别方法进行了研究,在总结检测方法的基础上提出了一种新的电能质量扰动识别与分类方法。首先,较全面的介绍了电能质量有关概念、电能质量问题的分类,综述电能质量信号消噪与检测分析方法的现状,提出了电能质量扰动信号检测前的消噪处理的必要性,运用小波消噪方法对其进行消噪处理。其次,本文提出了运用希尔伯特-黄变换方法和小波变换方法来对其扰动信号进行检测分析,用两章分别对暂态电能质量扰动(电压暂降、电压暂升、电压中断、暂态振荡和暂态脉冲)和谐波信号的检测进行了介绍与仿真。仿真结果表明,小波变换可以有效地区分暂态电能质量扰动和谐波信号,并能精确地定位暂态电能质量扰动的起止时间,但并不能区分暂态扰动类型,而希尔伯特-黄变换方法不仅能有效地区分暂态扰动类型,而且能够准确地检测其谐波信号。最后,在总结上述两种方法(小波变换方法、希尔伯特-黄变换方法)对电能质量扰动信号进行检测结果的基础上,提出了基于小波变换和希尔伯特-黄变换的新的检测方法,详细地阐述了新检测方法的思想与检测步骤,并列举了三个仿真实例。仿真结果表明,该新方法的有效性与准确性。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-20
  1.1 本课题研究的背景及意义  12-13
  1.2 电能质量的基本概念  13-14
    1.2.1 电能质量的定义  13-14
    1.2.2 电能质量问题的分析  14
  1.3 电能质量扰动的分类  14-16
  1.4 国内外研究现状  16-19
    1.4.1 电能质量信号消噪方法  16-17
    1.4.2 电能质量信号检测与分析方法  17-19
  1.5 本文的主要工作  19-20
第二章电能质量扰动信号检测前期处理——消噪  20-37
  2.1 电能质量扰动信号消噪的必要性  20-22
  2.2 小波变换理论  22-28
    2.2.1 小波变换的定义  22-26
    2.2.2 小波基函数的选取  26-28
    2.2.3 分解层数的确定  28
  2.3 基于小波变换的消噪方法  28-30
    2.3.1 小波消噪的基本原理  28-30
    2.3.2 小波阈值消噪步骤  30
  2.4 基于小波变换的信号消噪仿真分析  30-36
    2.4.1 各种电能质量扰动模型的建立  30-32
    2.4.2 对含有谐波信号的消噪  32
    2.4.3 对暂态电能质量扰动信号的消噪  32-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章暂态电能质量扰动信号的检测与定位  37-54
  3.1 暂态电能质量扰动的检测方法  37
  3.2 希尔伯特-黄变换（HHT）理论  37-42
    3.2.1 经验模态分解（EMD）  39-40
    3.2.2 希尔伯特变换（Hilbert Transform）  40-42
  3.3 暂态电能质量扰动信号的HHT 分析  42-48
    3.3.1 插值函数的选择及端点处理  43
    3.3.2 单一暂态电能质量扰动分析  43-46
    3.3.3 多重暂态电能质量扰动分析  46-48
  3.4 小波变换与HHT 的比较分析  48-53
    3.4.1 基于小波变换的暂态扰动信号检测方法  48-49
    3.4.2 仿真算例及结果分析  49-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章电力系统谐波信号的检测与识别  54-66
  4.1 电力谐波及其检测方法  54-56
    4.1.1 谐波及间谐波的定义  54
    4.1.2 谐波的产生与危害  54-55
    4.1.3 电力系统谐波的检测方法  55-56
  4.2 基于HHT 的谐波信号检测方法  56
  4.3 电力谐波信号的HHT 仿真分析  56-64
    4.3.1 谐波、间谐波信号的检测  56-59
    4.3.2 时变谐波信号的检测  59-62
    4.3.3 调幅叠加谐波信号的检测  62-64
  4.4 电力谐波信号的小波检测分析  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章电能质量扰动信号的识别与分类  66-81
  5.1 新方法的提出  66-67
  5.2 电能质量扰动信号检测分析步骤  67-68
  5.3 仿真算例及结果分析  68-80
    5.3.1 算例1：谐波信号  69-73
    5.3.2 算例2：暂态扰动信号  73-76
    5.3.3 算例3：混合扰动信号  76-80
  5.4 本章小结  80-81
结论  81-83
参考文献  83-88
攻读硕士学位期间取得的研究成果  88-89
致谢  89

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