基于小波熵電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)特征提取及識(shí)別方法研究.pdf

1、近年來，暫態(tài)電能質(zhì)量問題已成為電氣工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。電壓突升、電壓暫降、電壓中斷和瞬時(shí)脈沖等均屬于暫態(tài)電能質(zhì)量問題，電力故障、雷擊干擾、電容投切及大負(fù)荷起停等對電網(wǎng)的暫態(tài)擾動(dòng)都可能引發(fā)上述問題。暫態(tài)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，電力系統(tǒng)中將出現(xiàn)疊加于穩(wěn)態(tài)信號(hào)之上的暫態(tài)信號(hào)。如果利用蘊(yùn)藏在暫態(tài)信號(hào)中的特征信息并結(jié)合分類識(shí)別方法，確定暫態(tài)擾動(dòng)的類型及持續(xù)時(shí)間，將對實(shí)現(xiàn)電力故障檢測與識(shí)別、暫態(tài)繼電保護(hù)等具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　由于電力暫態(tài)信

2、號(hào)能量低、幅值小，極易被穩(wěn)態(tài)信號(hào)和系統(tǒng)噪聲所淹沒，所以準(zhǔn)確提取暫態(tài)信號(hào)特征成為一個(gè)關(guān)鍵問題。同時(shí)，電力暫態(tài)信號(hào)所包含的暫態(tài)特征信息數(shù)量巨大且量綱不一，直接作為特征分類標(biāo)準(zhǔn)不但運(yùn)算量巨大，而且存在干擾現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)擾動(dòng)的有效識(shí)別。針對電力暫態(tài)信號(hào)特征信息提取困難的問題，本論文提出一種非廣延小波熵信號(hào)特征提取方法，并應(yīng)用于電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)特征信息的提取。針對暫態(tài)特征信息數(shù)量眾多無法有效識(shí)別的問題，對提取的暫態(tài)特征信息進(jìn)行證據(jù)融合，利用聚

3、類分析獲得原始分類規(guī)則，并引入蟻群優(yōu)化算法完成規(guī)則精簡。
　　論文首先對目前應(yīng)用于暫態(tài)信號(hào)檢測領(lǐng)域的Shannon小波熵的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析，研究其在復(fù)雜暫態(tài)信號(hào)特征提取中的工作機(jī)理，圍繞相鄰小波混疊負(fù)面效應(yīng)、廣延性對 Shannon小波熵暫態(tài)特征提取效果的影響等問題展開討論，探求問題的根源。利用善于表征廣義系統(tǒng)復(fù)雜度的Tsallis熵與插值提升小波結(jié)合，構(gòu)造一種非廣延小波熵——Tsallis小波熵，并解釋其衍生算法的物理意義。從小

4、波混疊、特征提取效果與算法復(fù)雜度等方面，研究 Tsallis小波熵的工作機(jī)理及適用范圍，分析其與Shannon小波熵的聯(lián)系與區(qū)別，給出非廣延參數(shù)的選取原則，并通過仿真予以驗(yàn)證。
　　其次，論文研究了 Tsallis小波熵中小波能量熵、小波奇異熵和小波時(shí)間熵在電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)特征提取中的應(yīng)用。以雷擊、相間短路故障發(fā)生時(shí)電力系統(tǒng)中暫態(tài)信號(hào)特征提取為例，分別對3種Tsallis小波熵的工作機(jī)理和特征提取效果進(jìn)行了分析對比。通過對非廣延參

5、數(shù)與Tsallis小波熵暫態(tài)信號(hào)特征提取效果之間關(guān)系的研究，提出非廣延參數(shù)的選取方法，給出不同暫態(tài)擾動(dòng)條件下，Tsallis小波能量熵非廣延參數(shù)的選取范圍。針對 Shannon小波熵在暫態(tài)諧波特征提取中存在的不足，提出利用Tsallis小波包熵表征暫態(tài)諧波復(fù)雜度的檢測方法，對小波包奇異熵和小波包能量熵算法的工作機(jī)理及特征提取效果進(jìn)行研究對比，并與能量譜分析（PSD）理論相結(jié)合提取出電力信號(hào)中的暫態(tài)諧波信息。
　　最后，論文在分析不