基于傅里叶变换和小波变换的电能质量谐波检测及扰动分析

发布时间：2021-08-05 01:21

　　随着人们对用电需求的不断提高,电网的拓扑结构日趋复杂、负荷变得多样,电能质量问题备受关注,其中谐波分析是电能质量的一个重要研究依据;而暂态扰动的识别也逐渐成为分析电能质量的难点。为了保证电力系统稳定运行,对电网信号进行准确分析成为提高电能质量的首要任务。本文阐述了电能质量的概念与分类,简要介绍了电能质量检测的研究现状、常用分析方法以及在分析过程中存在的问题。针对目前出现的非同步采样、频谱泄露、栅栏效应等问题,本文采用FFT、小波变换相结合的方法对信号中的稳态和暂态分量准确分析,提高检测精度。具体方案为:利用牛顿插值将原始采样序列进行准同步化,达到采样周期与实际周期相一致;对原始信号采用模极大值方法,检测是否存在暂态扰动,如果存在突变,利用小波Mallat算法重构高频信息,提取干扰成分;如果只含有稳态信号,则采用加窗插值FFT算法进行分析,得到各次谐波的幅值相位等指标参数。这样结合傅里叶变换和小波变换各自分析优势,针对信号中不同分量进行分析,提高检测效果。通过对准同步检测、小波变换、傅里叶变换以及混合算法的理论分析,建立了电网信号模型,并分别对各个算法进行仿真,结果表明:准同步化能够准确... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

蝶形运算示意图

中北大学学位论文1612246(2.702057741.071151060.233619150.04017668)mYYAN（2-32）图2-5FFT算法流程图Fig2-5FFTalgorithmflowchart2.3电力系统信号模型建立电网中的电力信号复杂，其中包含谐波畸变以及外力扰动等因素，导致频率、波形不稳等问题影响用电质量。在对电力信号检测分析过程中，对信号的成分、幅值以及产生时间等进行记录，从而采取措施减小其对电力环境的危害。电网中谐波分为偶次谐波和奇次谐波，一般奇次谐波危害大于偶次谐波，尤其是大量3次谐波对信号影响，除了谐波还包含突发和非线性干扰信号。所以在模型是根据实际存在的信号和分析要求，选取具有代表性的信号成分进行建立，下面给出几种基本的电力系统信号模型，使用傅里叶算法进行分析：信号模型一：建立包含50Hz的基波、整数次谐波及少量间谐波信号，可模拟电力系统中存在的稳态谐波，信号模型如下：1S(t)10sin(2ft)5sin(32ft)2sin(62ft)sin(72ft)0.3sin(1.52ft)（2-33）信号波形如图2-6。

中北大学学位论文17图2-6信号一原始波形图Fig2-6originalOscillogramofsignalone信号模型二：实际情况中有随机的噪声干扰，建立基波包含有白噪声的正弦信号，可模拟电网被负载干扰存在的噪声污染情况，信号模型如下：2S(t)sin(2ft)0.2randn(1,5120)（2-34）信号波形如图2-7。图2-7信号二原始波形图Fig2-7originalOscillogramofsignaltwo信号模型三：电网存在暂态衰减信号，建立包含基波与衰减性的信号，可模拟当发生负载、电容器投切而产生的电压波形情况，信号模型如下：203()sin(2)0.2sin(152)tStftfte（2-35）信号波形如图2-8。


本文编号：3322779