提升小波在暂态电能质量扰动检测与定位中的应用.pdf

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1、第27卷第5期2822011年5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、,01.27No.5May.2011提升小波在暂态电能质量扰动检测与定位中的应用许童羽,朴在林,陈春玲(沈阳农业大学信息与电气工程学院,辽宁l10866)摘要:针对电力系统暂态扰动信号具有非平稳、突发性的特点,分析了提升小波适合检测暂态扰动信号突变点的特性,提出了应用提升db4小波变换对暂态电能质量扰动信号进行检测与定位的方法。在Matlab仿真环境下运用该方法对电压骤升、电压骤降、电压中断、频率偏差、瞬态振荡、瞬时脉冲等多种暂态电能质量扰动信号进行检测与定位,仿真结果表明,该方法

2、误差可达到毫秒级,可以实现对扰动信号起止时刻更为精确的定位。关键词:电能质量,暂态扰动,提升小波,检测与定位doi:lO.39698.issn.1002—6819.2011.05.050中图分类号:TM743文献标志码:A文章编号:1002—6819(2011)一05—0282-05许童羽,朴在林,陈春玲.提升小波在暂态电能质量扰动检测与定位中的应用[J].农业工程学报,2011,27(5):282--288.XuTongyu,PiaoZailin,ChenChunling.Applicationofliftingwaveletintransientpowerquali

3、tydisturbancedetecfionandlocation[J].TransactionsoftheCSAE,201l,27(5):282--286.(inChinesewithEnglishabstract)0引言随着各种电力污染的不断加剧,暂态电能质量扰动问题受到人们日益蕈视,如电压骤升(降)、瞬态振荡、电压波动等。造成这一情况的原因主要是由于电力系统中非线性、冲击性负荷的小断增加【11。实现对这些暂态扰动信号实时、有效检测和定位,是电能质量动态补偿的关键前提。当前电能质量检测的难点是需要对突变的、暂态的、非平稳电能质量扰动的检测。目前典型的检测方法主要有时

4、域检测法和频域检测法,包括傅立叶变换法、小波变换法、基于瞬时无功功率理论的检测方法和有功无功(dq)变换法等。小波变换是近年来的新方法【2】。小波变换吸取了现代数学中的函数逼近理论、分形理论、傅里叶变换及数字信号处理等学科的精华,在时域、频域同时具有良好的局部化特性,对信号的奇异点非常敏感,适用于时变的非平稳信号的检测与分析【撕】。由于传统小波算法计算量大,耗时长,Sweldens和Daubechies提出了提升小波变换的方法,它不依赖于傅立叶变换,在时域直接实现小波的构造,克服了小波变换的边界问题,能包容传统小波,即所有的传统小波都可以用提升方案构造出来。而且该方法具

5、有实时性好,算法简单,计算速度快,占用内存少等优点。第二代小波的优良性质使得其在电能质量检测领域得到了广泛的研究【702】。本文就提升db4小波算法在暂态电能质量扰动检测中应用进行相应的研究,设计仿真实验,运用该算法对收稿日期:2010-09.04修订日期:2010-11.17基金项目:辽宁省教育厅高校科研A类项目(2008635)作者简介:许童羽(1967一),男,辽宁省沈阳市,副教授,博士,主要从事电力信息化研究。沈阳沈阳农业大学信息与电气工程学院。110866。Email:yatongmu@163.com电压骤升、电压骤降、瞬态振荡、瞬时脉冲等典型暂态电能质量扰动

6、信号进行检测与定位,分析检测精度,探讨其应用的有效性。1提升小波变换原理1.1小波变换基本原理小波变换克服了傅立叶变换在单分辨率上的缺陷,具有多分辨率分析的特点,在时域和频域都有表征信号局部信息的能力,时间窗和频率窗都可以根据信号的具体形态动态调整,特别适合于非平稳信号分析和探测正常信号中夹带的瞬态成分,因此小波变换在暂态电能质量扰动检测具有无可比拟的优势。小波变换是把一基本小波函数叹力做位移垢,再在不同尺度a下与待分析信号工(力做内积1,佃,,,一r、黟已(口,f)=—等I工(f)杪’l2ldt口>0(1)、/a卜。\a/等效的频域表示是:厂WTx(a,r):婴f’(

7、功y‘(口∞k皿d∞(2)二石d--ao式中,坝曲,认动分别是《f)和gJ(t)的傅立叶变换。小波分析的基也就是小波函数,小波函数的选取要根据应用对象的侧重点。电能质量扰动信号的分析处理对小波基的选择,目前还没有一个统一的模型使得暂态信号检测、定位效果最佳。因此小波基只能从实际经验中获取,暂态电能质量榆测小波基的选择主要从正交性、光滑性、对称性、消失矩、正则性以及是否具有频域和时域紧支撑方面来考虑。在众多的小波中,Daubechies(dbN)d、波具有正交、时频紧支撑、高正则性和具有Mallat快速算法等特点,对于检测信号的奇异性具有很

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