基于信號(hào)處理的電能質(zhì)量擾動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別.pdf_第1頁(yè)
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1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)負(fù)荷的改變使得電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行,并給生產(chǎn)和生活帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失。在總結(jié)和分析前人科研成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合信號(hào)處理的相關(guān)理論,對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)的消噪,檢測(cè)和識(shí)別問(wèn)題進(jìn)行研究。
   在介紹基于小波變換和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的消噪算法的基礎(chǔ)上,研究這兩類方法應(yīng)用于電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)消噪的適應(yīng)性和算法選擇問(wèn)題。建立了重構(gòu)因子用以評(píng)價(jià)算法對(duì)信號(hào)的重構(gòu)能力,利用兩類方法的典型代表性算法對(duì)兩種基本信號(hào)和

2、常見的電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了分析,通過(guò)計(jì)算其重構(gòu)因子,討論了兩種算法對(duì)不同信號(hào)的適應(yīng)性。通過(guò)仿真分析,得出如下結(jié)論:對(duì)于無(wú)暫態(tài)脈沖或高頻振蕩擾動(dòng)的信號(hào),兩種算法都是有效的,可根據(jù)計(jì)算速度和精度的不同要求予以選擇;對(duì)于含暫態(tài)脈沖和振蕩擾動(dòng)的信號(hào),基于小波變換的消噪效果明顯優(yōu)于基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的消噪方法。
   利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在保留信號(hào)突變點(diǎn)信息方面的良好效果,研究基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的短時(shí)電能質(zhì)量擾動(dòng)檢測(cè)和定位。介紹和分析了3種基于數(shù)學(xué)形

3、態(tài)學(xué)的擾動(dòng)檢測(cè)和定位方法,即基于一階求導(dǎo)和形態(tài)梯度的方法、基于形態(tài)梯度和軟閾值處理的方法、基于dq分解和高帽變換的方法,通過(guò)仿真比較了3種方法在分析電壓暫降、電壓暫升、電磁暫態(tài)振蕩等信號(hào)方面的適應(yīng)性,能正確檢測(cè)與定位出任意時(shí)刻發(fā)生的擾動(dòng),結(jié)果表明基于dq分解和高帽變換的方法在檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)擾動(dòng)時(shí)具有很好的效果,因此選取基于dq分解和高帽變換的方法對(duì)實(shí)測(cè)擾動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢測(cè)和定位分析。
   Cohen類雙線性時(shí)頻分布是一種真正意義上的

4、時(shí)頻聯(lián)合分布,論文討論了Cohen時(shí)頻分布應(yīng)用于電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)識(shí)別的可能性。給出一種基于重排二次型時(shí)頻分布的電能質(zhì)量檢測(cè)新方法,首先采用瞬時(shí)無(wú)功功率理論和廣義形態(tài)濾波器將電能質(zhì)量信號(hào)的基波成分和擾動(dòng)成分分離,再利用重排二次型時(shí)頻分布對(duì)擾動(dòng)分量進(jìn)行分析,從而獲得時(shí)頻聚集性能更好的擾動(dòng)分量的時(shí)頻聯(lián)合分布。仿真算例表明該方法直觀的表達(dá)出擾動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻特性,但在特征量化提取和降低計(jì)算量,解決交叉項(xiàng)問(wèn)題方面還存在一定的困難。
   提出

5、了一種基于線性時(shí)頻分布和二進(jìn)制閾值特征矩陣的電能質(zhì)量擾動(dòng)分類方法。首先結(jié)合兩種線性時(shí)頻分布(窗口傅里葉變換和S變換)的優(yōu)點(diǎn),給出了提取能夠表征信號(hào)特點(diǎn)的五個(gè)特征并對(duì)其進(jìn)行二值化處理;在此基礎(chǔ)上,建立了基于二進(jìn)制閾值特征矩陣的擾動(dòng)分類判據(jù),通過(guò)將二進(jìn)制特征與閾值矩陣進(jìn)行數(shù)值比較來(lái)判定擾動(dòng)的類型。對(duì)電壓暫升,暫降,中斷,切痕,振蕩,脈沖,諧波,諧波和暫降,諧波和暫升9種常見擾動(dòng)的仿真分析結(jié)果表明該方法有較高的準(zhǔn)確率(>98%),說(shuō)明所提出方

6、法的正確性和有效性。
   建立了一個(gè)分層的電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),給出了部分特征并構(gòu)造了系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的具體算法。該分層電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)包括了基波和擾動(dòng)分離模塊,擾動(dòng)時(shí)間特征提取和分類模塊等七個(gè)功能模塊,通過(guò)將dq變換,廣義形態(tài)濾波,傅里葉變換等計(jì)算簡(jiǎn)單的信號(hào)分析方法相結(jié)合,逐層提取出幅值,擾動(dòng)時(shí)間,擾動(dòng)頻域奇異熵等特征并進(jìn)行分類,最后依據(jù)各層分類結(jié)果對(duì)信號(hào)的擾動(dòng)類型進(jìn)行綜合識(shí)別。對(duì)七種常見的單一電能質(zhì)量擾動(dòng)及部分混合電

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