基于小波分析的电能质量检测与应用研究

随着电力电子器件在电力系统中的广泛使用，电能质量问题已经成为供电系统和用户共同关注的焦点。为了采取合理的措施来提高电能质量，必须首先建立电能质量监测分析系统，对电能质量进行正确的检测、评估和分类。本文在总结原有电能质量分析方法的基础上，提出采用小波变换和小波包变换的方法进行电能质量检测，通过对大量典型信号的仿真分析，验证了该方法的优越性，并尝试用硬件系统予以实现。 首先，系统而简要地介绍了电能质量现象及其理论基础，各种电能质量扰动的分类、定义、特征及其产生的原因等；接着对傅立叶变换、小波变换和小波包变换这三种方法的基本原理及其在电能质量分析领域的应用现状做了探讨和比较，分析了各种方法的特点及其适用条件。 其次，根据暂态电能质量信号的非平稳特性，提出采用小波变换这一新型的数字信号处理方法进行分析，其良好的时频局部化特性使得信号的奇异性可以通过小波变换模极大值来表征。根据Mallat算法，通过信号的多分辨率分解提取信号奇异点的小波变换模极大值，实现暂态电能质量信号准确的故障定位，获取暂态电能质量故障信号的持续时间和幅值。另外，应用小波变换和小波包变换实现稳态电能质量的检测，从而较好地跟踪闪变和谐波的变化趋势。小波包变换在分解低频信号的同时，能对高频信号做进一步分解，具有较好的高频分辨率。仿真表明，利用小波包变换可以较为准确地提取出电网信号中的所有信号的时频特性，达到对谐波进行分析的目的。 最后，本文从电能质量在线监测的角度出发，采用基于小波变换的电能质量分析方法，设计了以DSP芯片TMS320F240为核心的硬件检测系统，并用汇编语言编程实现电能质量中谐波的检测分析，在仿真的基础上，从实验角度验证了小波变换用于谐波检测的可行性，为小波分析用于工程实际打下了良好的基础。