基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法

发布时间：2020-03-07 18:28

【摘要】：针对传统的傅里叶变换方法在分析非平稳运行电网的电量信号时误差较大的问题,提出了一种基于小波变换Mallat算法的电网谐波检测方法。该方法根据不同的分辨率将电量信号分解到不同的子频段,然后分别对子频段进行多次重构,得到原始信号的基波,最后将采样得到的原始信号与重构的基波信号相减,得到谐波信号。Matlab仿真结果表明,该方法能够有效地将电量信号中的基波与谐波成分分离,谐波检测精确度较高。
【图文】：

ｊ＋１（ｋ）（４）采用Ｍａｌｌａｔ算法检测电网谐波，从根本上是根据不同的分辨率把原始信号分解到各个不同的子频段，然后分别对子频段进行重构，即可得到不同频段内的信息。对原始信号分解到一定程度时，其低频段信息可认为是信号的基波分量；再将各个子频段中的细节部分ｄｊ（ｎ）置为０，，只保留各自的近似部分ｃｊ（ｎ），然后对不同频域段的近似部分和细节部分进行多次重构，即可得到原始信号的基波。用采样得到的原始信号减去重构得到的基波信号即得到谐波信号。该过程如图１所示。图１对电压信号进行多分辨率分解的过程３仿真研究采用Ｍａｔｌａｂ软件验证基于小波变换Ｍａｌｌａｔ算法的电网谐波检测方法的准确性。该方法必须根据信号的采样频率合理确定分解层数并正确划分信号的各个频带。频带实际分解层数ｐ为ｐ＝ｌｏｇ２（ｆｓ２ｆ０）－１（５）式中：ｆ０为电网基波频率，ｆ０＝５０Ｈｚ；ｆｓ为采样频率，ｆｓ＝６．４ｋＨｚ。针对电网中典型的３，５，７，９，１３，１７，１９，２１次谐波，采用Ｍａｔｌａｂ构造原始信号：ｕ（ｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）＋０．１ｓｉｎ（３ωｔ＋３０°）＋０．０３ｓｉｎ（５ωｔ＋２５°）＋０．１ｓｉｎ（７ωｔ＋４５°）＋０．０２ｓｉｎ（９ωｔ＋５０°）＋０．０５ｓｉｎ（１３ωｔ＋７０°）＋０．０７ｓｉｎ（１７ωｔ＋６０°）＋０．２５ｓｉｎ（１９ωｔ＋７５°）＋０．１５ｓｉｎ（２１ωｔ＋１９°）（６）式中：ω为基波归一化角频

（ａ）低频系数（ｂ）高频系数图２信号分解后的低频系数与高频系数波形表１低频系数和高频系数对应的频带系数对应频带／ＨｚＣＡ１０～１６００ＣＡ２０～８００ＣＡ３０～４００ＣＡ４０～２００ＣＡ５０～１００系数对应频带／ＨｚＣＤ１１６００～３２００ＣＤ２８００～１６００ＣＤ３４００～８００ＣＤ４２００～４００ＣＤ５１００～２００（ａ）重构基波波形（ｂ）重构３次谐波波形图３由低频系数重构的信号波形（ａ）波形（ｂ）频谱图４由Ｍａｌｌａｔ算法得出的电网谐波检测结果表２基波、谐波幅值及检测误差基波谐波３次５次７次９次１３次１７次１９次２１次原始信号幅值１．０００．１００．０３０．１００．０２０．０５０．０７０．２５０．１５幅值计算结果１．０３０２０．０９２６０．０３０８０．０９９２０．０１７３０．０４７９０．０６７９０．２４９００．１４８０误差／％３．０２７．４０２．６７０．８０１０．５０４．２０３．０００．４０１．３３·６８·工矿自动化２０１４年第４０卷

【参考文献】

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