电能质量扰动信号去噪方法研究

发布时间：2017-05-12 10:07

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【摘要】：随着大功率电力电子装置的普及应用,电力系统中电能质量问题越加凸显。要净化电力环境,解决电能质量问题,就需要准确直观的检测出各类反映电能质量问题的技术数据,但这类技术数据受电磁干扰或检测传感器非线性的影响,往往含有大量的噪声信号。如何去除电能质量信号中的噪声是更好解决电能质量问题的前提。信号处理是信息科学发展中比较重要的一门学科。信号处理是对信号进行提取、转换、分析、重构等过程的统称,包含信号去噪、特征提取和边沿提取。信号去噪的方法多种多样,传统有:线性滤波、非线性滤波及Fourier变换去噪,新发展的有小波变换、小波包分析、EMD分解、高斯滤波、奇异值分解及小波神经网络等。上述方法都各有特色,去噪效果各有优劣。本文主要针对电能质量带噪信号进行了深入研究,将电能质量信号分为两大类来处理,一类是电压暂升、暂降及中断这类短时间电压波动的信号和谐波;另一类是冲击瞬变和振荡瞬变这类瞬时电压波动的信号。首先,针对目前比较热门的小波变换去噪作了分析。特别对小波基的性质做了重点分析研究。针对小波变换去噪,首要解决的问题有三,即分解层数、小波基的选取和阈值的选择,这也一直是限制小波变换去噪的重要因素。以谐波及短时电压波动信号为例,根据具体办法具体分析的原则,简述了如何确定分解层数,如何根据小波基的性质选择小波基函数;如何选择阈值。其次,针对短时电压波动及谐波信号对于比较热门的Fourier变换去噪、小波变换去噪、小波包分析去噪及EMD分解去噪作了介绍,并将这些方法逐一运用到电能质量短时电压波动及谐波带噪信号中去,通过MATLAB仿真软件,运用系统建模和编程结合的方法,对电能质量信号进行仿真的同时分析比较其去噪结果。最后,运用上述展开的小波基选取方法和四种去噪方法对电能质量瞬变信号进行分析研究,得出结论。对本文已开展的工作进行了归纳,对下一步展开的工作和探寻目标做出了预测。
【关键词】：电能质量信号 阈值 小波变换去噪 小波包变换去噪 EMD分解去噪
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.4;TM711
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题的研究背景与意义13
• 1.2 电能质量信号的分类及噪声13-16
• 1.2.1 电能质量信号的分类13-15
• 1.2.2 噪声15-16
• 1.3 电能质量信号去噪的研究现状及方法16-19
• 1.3.1 电能质量信号去噪的研究现状16-17
• 1.3.2 电能质量信号去噪主要方法17-19
• 1.4 本论文的各章节安排19-20
• 第2章 小波基及其性质20-36
• 2.1 小波变换20-23
• 2.1.1 连续小波变换(CWT)20-22
• 2.1.2 离散小波变换(DWT)22-23
• 2.2 小波基性质23-26
• 2.2.1 正交性和双正交性23-24
• 2.2.2 紧支性与衰减性24-25
• 2.2.3 正则性25
• 2.2.4 对称性25-26
• 2.2.5 消失距26
• 2.3 常用小波基函数26-33
• 2.3.1 Meyer型小波27
• 2.3.2 Daubechies（紧支集正交）小波族27-29
• 2.3.3 Coiflets正交小波29
• 2.3.4 Symlets小波29-30
• 2.3.5 Biorthogonal与Reverse Biorthogonal小波基30-33
• 2.4 常用小波函数特征对比33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 基于电能质量扰动信号去噪的小波基选取36-45
• 3.1 噪声与信号去噪性能的评价标准36-38
• 3.1.1 白噪声36-37
• 3.1.2 信号去噪性能的评价标准37-38
• 3.2 小波去噪及仿真38-43
• 3.2.1 基于Daubechies小波族去噪39-41
• 3.2.2 基于Coiflets与Symlets小波族去噪41-42
• 3.2.3 基于双正交与反双正交小波族去噪42-43
• 3.3 仿真结果分析43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 电能质量短时波动信号的去噪及仿真45-58
• 4.1 基于Fourier变换的信号去噪45-47
• 4.1.1 Fourier变换45-46
• 4.1.2 Fourier变换去噪46
• 4.1.3 去噪结果46-47
• 4.2 基于小波分析的信号去噪方法47-51
• 4.2.1 小波分析去噪47-50
• 4.2.2 去噪结果50-51
• 4.3 基于小波包分析的信号去噪方法51-54
• 4.3.1 小波包分析去噪51-52
• 4.3.2 去噪结果52-54
• 4.4 基于EMD分解的去噪技术54-56
• 4.4.1 EMD分解54-55
• 4.4.2 去噪结果55-56
• 4.5 结果对比56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 电能质量瞬变信号的去噪及仿真58-66
• 5.1 电能质量瞬变信号的仿真58
• 5.2 电能质量瞬变信号的去噪研究58-65
• 5.2.1 电能质量瞬变信号的小波基选取59-63
• 5.2.2 电能质量瞬变信号去噪63-64
• 5.2.3 电能质量瞬变信号的去噪结果分析64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 总结与展望66-67
• 研究工作总结66
• 今后的展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录A 发表的学术论文目录71

【共引文献】

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1 靳嘉奉;刘建锋;李向东;;基于sym8小波寻北系统去噪研究[J];测试技术学报;2014年02期

2 戴前伟;王安飞;杨晓辉;;基于经验模态分解的电测井信号去噪研究[J];工程勘察;2014年05期

3 朱晓临;李雪艳;邢燕;陈Z

本文编号：359462