分析小波變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用

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1、分析小波變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用（貴陽供電局）摘要：近年來新型電力電子設備層出不窮，這些設備負荷所產(chǎn)生的諧波對整個電網(wǎng)的威脅H益增加，為了消除諧波的影響，首先需要對諧波進行檢測。木文主要分析了小波變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用，結合小波變換和傅里葉變化兩種方法，對所提出的綜合方法的有效性進行了探討。關鍵詞：小波變換；電力系統(tǒng)；諧波檢測；應用電力系統(tǒng)中由于大量電力電子器件和非線性元件的應用，如各種整流設備、變流器、PWM變頻器等設備，使得諧波污染越來越嚴重。諧波使電力設備產(chǎn)生附加損耗，降低發(fā)輸電和用電設備的效率；引起電網(wǎng)諧振；導致繼電保護和自動裝置誤動作；對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾等等，嚴重

2、影響電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。因此消除系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善供電質量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行有著非常積極的意義。而要消除或改善諧波影響，首先要對諧波進行有效測量。小波分析不僅可用于諧波分析，而且還能對實用的信號進行時頻分析，并且還有較準確的時頻局部化能力和多分辨分析能力。諧波檢測基木理論概述小波變換是一種時頻分析，是對傅里葉變換的深入研究結果，對信號的時間尺度進行分析，顯著特點是多分辨率的分析，另外時頻域具備表征信號局部特征的能力，雖然其窗口大小不可改變，但是其形狀可以進行改變，也就是一種在時間窗和頻率窗上都可以進行改變的時頻局部化分析方法。小波變換在低頻部分表現(xiàn)的頻率分辨率較高，但是

3、時間分辨率較低，利用其進行動態(tài)系統(tǒng)故障的測量和診斷能產(chǎn)生良好的效果。試驗表明：小波分析是一種較好的信號處理工異,能夠對帶有諧波的原始信號進行濾波，并在一定程度上能有效地濾出諧波，尤其是對高次諧波的效果較為明顯。小波變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用對于小波變換來說，無論是分析吋域還是分析頻域，蘇在局部性方面表現(xiàn)良好。小波變換體現(xiàn)了很多優(yōu)勢，彌補了傅里葉變換存在的缺點，一方面能檢測整數(shù)次諧波，另一方面能對非整數(shù)次諧波進行準確的分離［1】。對小波母函數(shù)的選取不同于傳統(tǒng)意識上的傅里葉變換，在分析小波后所得到的小波母函數(shù)具有明顯的多樣性。需要合理選取小波母函數(shù)，在小波應用過程中需要重視小波母的選取，

4、必須堅持的原則有：性質上的體現(xiàn)有（近似）正交性、緊支性，并且滿足了離散小波變換的條件；對于小波變換速度的增加，可以利用尺度函數(shù)和小波函數(shù)存在消失矩的特點；在分辨率不同的條件下，多項式函數(shù)表現(xiàn)出的特點非常相近；對于信號的的特性，可以得到直觀的顯示，并且比較容易獲取，還能對其他潛在的吋變擾動進行檢測［2】?；谛〔ㄗ儞Q在電力系統(tǒng)中整數(shù)次諧波的分析在基波分量提取上可以利用多樣的小波母首先設置-定的原始信號，保證該信號中含有3、5、7、17次諧波，其中17次諧波的振幅顯示規(guī)律依據(jù)指數(shù)，屬于逐漸衰減的暫態(tài)諧波分量。在本次仿真中，我們設置的基波頻率為50Hz,具體采樣周期為六個，采樣頻率設置為fs=

5、2500Hz。在提取基頻分量對原始信號進行分析吋，主要利用了Haar小波和db20小波。在量化電流信號實際值和檢測值時存在一定的誤差，因此設置了相應的誤差公式：數(shù)用n值表示。通過Db提取的基頻分量在誤差上表現(xiàn)為0.0877,通過Haar提取的基頻分量在誤差上的表現(xiàn)為0.2867,Db，提取的基頻分量所表現(xiàn)的效果比較好，這種方式屬于dbN小波系，在不冋工程上的應用比較廣泛，是一種小波函數(shù)，該小波系數(shù)顯示出的特點是當階數(shù)不斷增加后，吋域支集會增強，但是吋域局部性會變差。與此同時，正冊性會隨之增加，并且頻域局部性也會逐漸變好。因此db20小波所產(chǎn)生的分析效果更有效，也更具綜合性。如圖，在小波圖

6、中，隨著尺度的不斷增加，吋間上的分辨率會奮所下降，因此，間諧波的信號會在時間較低的時候，分辨率會很好的被重構。小波在分解后的基波分量包含了相近似的信號，可以將原始信號中的基波分量和相近的信號進行比較，就可以看出它們之間的誤差比較小。2、在不同分解尺度的小波變換下對電力系統(tǒng)諧波的分析借助db20小波，對不同層次的小波分解信號進行研究，提取基頻分量，并對其中的誤差進行分析。小波相同，但是在不冋的尺度下所表現(xiàn)的提取基波準確度不同，如果尺度顯示越大，其所提取的基波則更為精準，需要對尺度進行合理的選取。如果所確定的尺度太小，則會產(chǎn)生諧波成分濾除不干凈的狀況；如果所確定的尺度太大，則會產(chǎn)生較大的誤差

7、。一般情況下，在電力系統(tǒng)諧波過程中的分解層數(shù)設置為5比較合適［3］。諧波的實時跟蹤是為了對諧波的變化趨勢進行掌握，而在幅值和相位誤差上并沒有設置嚴格的要求，實吋跟蹤得到的諧波與原始諧波存在明顯的差異。在db20小波分析原始電流信號之后，在網(wǎng)層分解的高頻部分可以看到，第一層所顯示的幅值并不高，在該尺度上并沒有體現(xiàn)頻率的成分；第二、三層幅值顯示為零，邊緣部分存在一定的波動，實際上我們還是可以視為該尺度范圍內(nèi)并不存在頻率的成分。與FFT相