基于抗混疊小波理論的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)與抑制研究.pdf

1、電力系統(tǒng)諧波一直是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的研究課題。諧波檢測(cè)與抑制是諧波問題中的核心內(nèi)容，是諧波問題研究的主要依據(jù)和最終目標(biāo)。由于諧波固有的非線性、隨機(jī)性、分布性、非平穩(wěn)性和影響因素的復(fù)雜性等特征，許多常規(guī)的檢測(cè)方法難以對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，因此研究新的諧波檢測(cè)與抑制方法，具有重要的理論和實(shí)用意義。小波變換因其良好的時(shí)頻局部化特性，可用來進(jìn)行諧波檢測(cè)。自從1996年IEEE在第7屆國際諧波學(xué)術(shù)會(huì)議上倡議將小波理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)以來，小波檢測(cè)方法在

2、諧波測(cè)量領(lǐng)域得到長足的發(fā)展。然而，目前幾乎所有的小波函數(shù)都存在小波混疊問題，雖然許多文獻(xiàn)都表明基于小波變換的諧波檢測(cè)方法優(yōu)于傳統(tǒng)的諧波檢測(cè)技術(shù)，但由于沒有采取混疊抑制措施，不能滿足精度和魯棒性的要求。本論文基于抗混疊小波理論，深入研究了電力系統(tǒng)諧波的檢測(cè)抑制方法。作者的主要工作有如下3個(gè)方面： (1)研究了小波混疊誤差估計(jì)與混疊原因分析 利用Shannon采樣定理和Walter采樣定理，推導(dǎo)并估算了小波變換總誤差和小波混

3、疊誤差；從多種角度闡明了小波混疊產(chǎn)生的物理本質(zhì)、幅頻特性原因和濾波器設(shè)計(jì)局限；舉例說明了小波混疊現(xiàn)象及混疊對(duì)諧波檢測(cè)的影響。 (2)提出了三種抗混疊小波變換諧波檢測(cè)方法 ①基于頻域內(nèi)插抗混疊小波變換的諧波檢測(cè)方法。選擇分頻嚴(yán)格的Shannon小波作為變換母函數(shù)，采用頻域內(nèi)插算法來抑制小波混疊和Gibbs現(xiàn)象，并利用線性調(diào)頻Z變換進(jìn)行快速求解。 ②基于混疊補(bǔ)償抗混疊小波變換的諧波檢測(cè)方法。在既有的濾波器結(jié)構(gòu)上，增加

4、混疊補(bǔ)償環(huán)節(jié)，注重小波分解分量的混疊抑制，將諧波信號(hào)分解成不同頻帶的子頻帶信號(hào)，再利用連續(xù)小波變換提取諧波特征。 ③基于內(nèi)插優(yōu)化抗混疊小波包變換的諧波檢測(cè)方法。在既有的濾波器結(jié)構(gòu)上，增加一些內(nèi)插的高低通濾波器，采用權(quán)系數(shù)來平衡兩個(gè)優(yōu)化準(zhǔn)則，并利用優(yōu)化算法求解內(nèi)插濾波器系數(shù)。設(shè)計(jì)的抗混疊濾波器，同時(shí)兼顧了混疊抑制與信號(hào)保持兩方面因素，克服了傳統(tǒng)小波濾波器僅考慮信號(hào)精確重建和總體抗混疊而帶來的固有缺陷。 (3)提出了聯(lián)合抗混

5、疊小波與瞬時(shí)無功功率理論的諧波抑制方法 瞬時(shí)無功功率理論用于三相四線電路時(shí)，容易受到零序諧波、非整次諧波、暫態(tài)諧波和非對(duì)稱非線性負(fù)載的影響而產(chǎn)生誤差；用于單相電路時(shí)，由于沒有足夠的變換信息以及高次諧波的影響而產(chǎn)生誤差；小波變換用于三相三線電路時(shí)，容易破壞輸電波形的相序性。本文提出了新穎的聯(lián)合抗混疊小波與瞬時(shí)無功功率理論的諧波抑制方法，可以克服小波變換與瞬時(shí)無功功率理論方法的各自缺點(diǎn)，同時(shí)又充分發(fā)揮相互優(yōu)勢(shì)，可以有效應(yīng)用于三相四線