基于小波和脊波的二维电能质量扰动信号检测与压缩

电力系统中电能质量扰动信号的检测和压缩是目前新兴的研究课题,其随着电力信息化的发展、电网规模的扩大、供电质量的提高而变得越来越重要。现代工业、商业及居民用户的用电设备对供电质量也提出了更高的要求,而谐波分析作为衡量电能质量的重要手段引起了人们越来越多的重视,其中对非稳态谐波的分析更是其中的重点和难点。另一方面对电能质量实时监测要求的不断提高,巨量数据的存储与通信问题已成为电力系统中一个非常重要且亟待解决的问题,而解决这一难题的首要任务就是对数据进行压缩。 本文介绍了电力系统谐波的概念、产生、危害及目前稳态谐波分析的各种方法,在此基础之上,针对传统的谐波分析方法难以对非稳态谐波进行准确地定量分析和描述的问题,提出了一种基于时.频能量群的非稳态谐波分析方法对其进行检测,并给出了非稳态谐波的三维时-频能量群分布图,来作为一种新的图形特征描述方法。通过仿真实验验证了该方法对非稳态谐波的检测比FFT具有较高的准确度。 深入探讨了脊波变换这一崭新的多尺度分析工具的产生、研究现状、基本理论及实现方法,并将其应用到具有明显直线型奇异特征的图像去噪和压缩中,通过与采用相同的去噪和压缩方法基于小波的处理效果进行了对比,能获得更优的处理效果。从而引出,如果电能质量扰动信号在二维情况下同样具有类似的特征,则更加适合利用脊波对其进行压缩。 对基于二维脊波和小波的电能质量扰动信号数据压缩算法进行了深入研究和仿真。首先将扰动信号由一维空间映射到二维,再应用改进的基于脊波和小波的联合数据压缩算法对其进行压缩,得出了一系列的压缩性能评价指标。通过与单独采用基于脊波或小波的压缩算法比较,在低压缩比下,能获得更高的重构信噪比和更低的均方误差。 本文还就基于GPRS技术的电能质量扰动信号数据远程传输的关键技术进行了研究,设计实现了系统中主站监控中心部分的压缩数据通信功能。完成了主站端套接字、通讯方式和协议的选择,并在此基础上编写了基于脊波变换的压缩/解压缩以及GPRS数据传输的程序。通过大量的实验对传输程序的可靠性和稳定性进行了验证。