基于同步擠壓小波變換的電能質(zhì)量擾動分析研究

發(fā)布時間：2020-07-17 01:45

【摘要】：隨著新能源的廣泛使用,大量的非線性電力電子、新能源發(fā)電裝置和沖擊性負(fù)荷接入電網(wǎng),電能質(zhì)量問題變得日益嚴(yán)重。電能質(zhì)量問題得到了廣泛的關(guān)注和研究,對電能質(zhì)量擾動進(jìn)行檢測是改善和控制電能質(zhì)量的前提。信號處理方法是電能質(zhì)量擾動檢測廣泛應(yīng)用的方法。然而,傳統(tǒng)的電力信號分析方法如小波、HHT等在抗噪性、穩(wěn)定性和抗模態(tài)混疊能力等方面不能兼顧。本文所述的SST算法在抗模態(tài)混疊和抗噪方面能夠兼顧,優(yōu)勢更突出。本文將同步擠壓小波變換(synchrosqueezing wavelet transform,SST)這一新的時頻分析工具引入電能質(zhì)量擾動分析中,研究利用SST對電能質(zhì)量擾動進(jìn)行檢測分析,主要內(nèi)容包括:1)針對傳統(tǒng)的電能質(zhì)量擾動分析的時頻分析方法易受噪聲的影響的問題,研究了SST在電能質(zhì)量分析中的抗噪性、適用性和提高檢測精度的可能性。IEC標(biāo)準(zhǔn)中要求電網(wǎng)中供給用戶的電力信號的容許信噪比最小為20 dB,利用小波變換檢測擾動信號時,當(dāng)信噪比大于35 dB時檢測精度高,當(dāng)下降至30 dB時,檢測精度大幅下降,而本文的SST方法在20db時能準(zhǔn)確提取擾動信號,與小波、HHT相比其抗噪性更強(qiáng)。SST作為小波變換的改進(jìn),通過對連續(xù)小波變換后的系數(shù)在頻率域進(jìn)行擠壓,其時頻聚焦能力更強(qiáng),且可逆,通過仿真和實驗證明SST對電能質(zhì)量擾動的檢測效果優(yōu)于小波和EMD。2)針對SST的端點問題,引入ARMA算法對端點數(shù)據(jù)進(jìn)行延拓,改善端點部分的SST分解誤差。利用ARMA算法對待分析數(shù)據(jù)的兩端進(jìn)行左右預(yù)測延拓,通過多個仿真算例和實際數(shù)據(jù)說明ARMA延拓能夠改善SST端點問題。3)為了更好的檢測電能質(zhì)量擾動,對SST的時頻特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明SST對信號的分析結(jié)果和小波一樣,也受小波基函數(shù)的選擇及小波基函數(shù)參數(shù)選擇的影響。通過選擇不同的小波基和恰當(dāng)?shù)男〔ɑ鶇?shù),SST檢測結(jié)果和小波基無關(guān)。文中選擇Morlet小波作為小波母函數(shù),仿真結(jié)果表明,不同的中心頻率和帶寬參數(shù)對分析結(jié)果影響比較大。并不是帶寬參數(shù)和中心頻率越大越好,帶寬參數(shù)和中心頻率與待分析的信號相匹配時,檢測效果最好。4)針對間諧波對時頻分析精度要求高,隨機(jī)性強(qiáng)、頻譜范圍寬等難以檢測的問題,本文提出基于最小Shannon熵原則選擇SST的小波基參數(shù),提高SST的時頻分辨能力,進(jìn)而提高間諧波的檢測精度。利用同步擠壓小波變換的系數(shù)計算Shannon熵值,找到最小的熵值,即認(rèn)為和原始信號最匹配的,此時SST的時頻分析能力和沒有利用Shannon熵值優(yōu)化時相比較,其能力更強(qiáng),檢測間諧波的效果更好。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM711
【圖文】：

重構(gòu)信號,系數(shù),分量,范圍

式（2-21）表明由小波系數(shù)得到的瞬時頻率 f 差很小。從式（2-22）知，SST 重構(gòu)的分量 ~fk的的第k 個分量 f(t)k。其重構(gòu)的過程如圖 2.5 所個分量的瞬時頻率及其附近的頻帶，根據(jù)頻帶范圍的同步擠壓小波系數(shù)進(jìn)行累加就是對。a)第 K 個分量頻率及其脊附近的指數(shù)頻帶

時域波形圖,小波,頻域,波形圖