分析小波变换在电力系统谐波检测中的应用

分析小波变换在电力系统谐波检测中的应用

发表时间：2016-04-19T13:44:58.993Z 来源：《电力设备》2015年第9期供稿作者：范勇[导读] 贵阳供电局电力系统中由于大量电力电子器件和非线性元件的应用，如各种整流设备、变流器、PWM变频器等设备，使得谐波污染越来越严重。

（贵阳供电局）

摘要：近年来新型电力电子设备层出不穷，这些设备负荷所产生的谐波对整个电网的威胁日益增加，为了消除谐波的影响，首先需要对谐波进行检测。本文主要分析了小波变换在电力系统谐波检测中的应用，结合小波变换和傅里叶变化两种方法，对所提出的综合方法的有效性进行了探讨。

关键词：小波变换；电力系统；谐波检测；应用

电力系统中由于大量电力电子器件和非线性元件的应用，如各种整流设备、变流器、PWM变频器等设备，使得谐波污染越来越严重。谐波使电力设备产生附加损耗，降低发输电和用电设备的效率；引起电网谐振；导致继电保护和自动装置误动作；对通信系统产生干扰等等，严重影响电力系统的安全与稳定。因此消除系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。而要消除或改善谐波影响，首先要对谐波进行有效测量。小波分析不仅可用于谐波分析，而且还能对实用的信号进行时频分析，并且还有较准确的时频局部化能力和多分辨分析能力。

谐波检测基本理论概述

小波变换是一种时频分析，是对傅里叶变换的深入研究结果，对信号的时间尺度进行分析，显著特点是多分辨率的分析，另外时频域具备表征信号局部特征的能力，虽然其窗口大小不可改变，但是其形状可以进行改变，也就是一种在时间窗和频率窗上都可以进行改变的时频局部化分析方法。小波变换在低频部分表现的频率分辨率较高，但是时间分辨率较低，利用其进行动态系统故障的测量和诊断能产生良好的效果。试验表明：小波分析是一种较好的信号处理工具，能够对带有谐波的原始信号进行滤波，并在一定程度上能有效地滤出谐波，尤其是对高次谐波的效果较为明显。小波变换在电力系统谐波检测中的应用对于小波变换来说，无论是分析时域还是分析频域，其在局部性方面表现良好。小波变换体现了很多优势，弥补了傅里叶变换存在的缺点，一方面能检测整数次谐波，另一方面能对非整数次谐波进行准确的分离[1]。

对小波母函数的选取

不同于传统意识上的傅里叶变换，在分析小波后所得到的小波母函数具有明显的多样性。需要合理选取小波母函数，在小波应用过程中需要重视小波母的选取，必须坚持的原则有：性质上的体现有（近似）正交性、紧支性，并且满足了离散小波变换的条件；对于小波变换速度的增加，可以利用尺度函数和小波函数存在消失矩的特点；在分辨率不同的条件下，多项式函数表现出的特点非常相近；对于信号的的特性，可以得到直观的显示，并且比较容易获取，还能对其他潜在的时变扰动进行检测[2]。

基于小波变换在电力系统中整数次谐波的分析在基波分量提取上可以利用多样的小波母首先设置一定的原始信号，保证该信号中含有3、5、7、17次谐波，其中17次谐波的振幅显示规律依据指数，属于逐渐衰减的暂态谐波分量。在本次仿真中，我们设置的基波频率为50Hz，具体采样周期为六个，采样频率设置为fs=2500Hz。在提取基频分量对原始信号进行分析时，主要利用了Haar小波和db20小波。在量化电流信号实际值和检测值时存在一定的误差，因此设置了相应的误差公式：

数用n值表示。通过Db提取的基频分量在误差上表现为0.0877，通过Haar提取的基频分量在误差上的表现为0.2867，Db，提取的基频分量所表现的效果比较好，这种方式属于dbN小波系，在不同工程上的应用比较广泛，是一种小波函数，该小波系数显示出的特点是当阶数不断增加后，时域支集会增强，但是时域局部性会变差。与此同时，正册性会随之增加，并且频域局部性也会逐渐变好。因此db20小波所产生的分析效果更有效，也更具综合性。