基于小波变换的谐波电流监测及线损分析

第41卷第22期电力系统保护与控制Vol.41 No.22 2013年11月16日Power System Protection and Control Nov.16, 2013

基于小波变换的谐波电流监测及线损分析

张小桃，邢宝钦，王爱军，张磊洋，李 娜

（华北水利水电大学，河南 郑州 450045）

摘要：针对谐波电流带来的电网损耗问题，提出了利用小波变换和FFT进行谐波电流检测及电网损耗分析的综合监测方法。基于小波变换的多分辨率分析方法，对电网电流谐波进行了检测，并将基波信号和谐波信号分离，利用傅里叶变换方法，得到低频部分中稳态谐波的频谱信息；根据各谐波分量的幅值，计算电网电流畸变率、功率因数以及造成的线路功率损耗，实现对谐波电流的监测。结果表明，随着低频谐波电流幅值的减小，电流畸变以及造成的功率损耗将会明显降低；随着电流谐波成分的增加，将会导致电网功率损耗增加。该研究为电力系统电能质量监测以及谐波治理提供了理论基础。

关键词：电力系统；小波变换；谐波；线损分析

Harmonic current monitoring and line loss analysis based on wavelet transform

ZHANG Xiao-tao, XING Bao-qin, WANG Ai-jun, ZHANG Lei-yang, LI Na

(North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)

Abstract: In view of the power loss problems caused by harmonic current, a comprehensive monitoring method of combining Fourier transform and wavelet transform is proposed to detect the harmonic current and analyze the power loss. The power system harmonic current is detected by the way of the wavelet multi-resolution analysis method; and the fundamental current is separated from the total harmonic current. The spectrum of low frequency harmonics in the steady-stage is obtained by Fourier transform analysis. The current distortion rate, power factor and line loss are calculated according to the amplitude of each harmonic to realize monitoring of harmonic current. The simulation results show current distortion rate and line loss will decrease with the decrease of low frequency harmonics amplitude; the line loss will increase with the increase of harmonic current content. The research results can provide a theoretical foundation for power quality monitoring and harmonic management in power system.

Key words: power system; wavelet transform; harmonic; line loss analysis

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)22-0079-05

0 引言

谐波是频率高于基波的电流波或电压波。当电流流经非线性负载时，形成电流和电压畸变，产生谐波。谐波会引起功率因数的减小、电能传输和利用效率降低以及电能计量失准等故障[1-2]

基金项目：河南省科技发展计划（112102210281）；河南省教育厅自然科学研究计划项目（2011A140014） 高，使用方便，得到广泛的应用。但由于不能给出时间局部信息，不能实现突变信号的有效分析，主要用于稳态谐波信号的分析

。随着电网中非线性负载的增加以及电容器等产生的谐波放大效应，电网的谐波污染越来越严重。

为了保证电网的电能质量，需要对谐波进行监测和治理。目前，常用的谐波检测方法包括模拟滤波器法、基于瞬时无功功率理论的谐波检测法、基于傅里叶变换的谐波检测法和基于小波变换的谐波检测法等。基于傅里叶变换的谐波检测方法精度较

[3-5]。而利用小波变换对电网谐波进行检测研究，不仅可以得到电网电流的稳态信号的频谱信息，而且可以对非稳态信号进行分析和研究。

电力系统谐波污染程度可通过总谐波畸变率来定量衡量，高谐波畸变率不仅会超越电流畸变限制值基准[6]，而且引起电网功率因数下降、线路损耗增加[7-8]

论文利用小波变换和傅里叶变换对电力系统谐波进行检测，得到各次谐波的幅值，通过建立的线路。因此，在利用小波变换对电力系统谐波进行检测的基础上，对谐波引起的线损进行进一步的分析和计算，不仅可以实现对电力系统电能质量的有效监测，而且还可以为采取合适的谐波抑制技术提供理论支持。