电能质量的小波消噪方法研究开题报告.doc

燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 电能质量的小波消噪方法研究学院（系）：里仁学院年级专业：12级电力系统4班学生姓名：刘峰指导教师：曲正伟完成日期：2016.3.21一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.选题的依据和意义随着现代工业技术的发展和城乡居民生活水平的提高，电网中的谐波、电压波动、三相不平衡和电压暂态等电能质量问题越来越受到重视1。对电能质量控制、治理的前提是能正确检测出电能质量并对电能质量进行去噪处理。电能质量信号中除了分析电能质量有用的信号外, 还包含大量的噪声信号, 只有有效地滤除噪声信号, 才能获得准确有用的信息, 分析得出可靠的结论，才能有更好质量的电能给用户使用2。传统的去噪方法是依据对含噪信号的频谱分析18，对信号直接进行低通或带通滤波。虽然这种方法简单，易于实现，但它不能滤除有效频带内的噪声，并且滤波器带宽的选择与高分辨率是相矛盾的3,4。小波分析提供了一种自适应的时域和频域同时局部化的多分辨率分析方法，可以很好的刻画信号的非平稳特性。根据噪声和信号的小波系数在小波分解尺度上具有不同的特性，构造相应的规则，在小波域采用适当的方法对含噪信号的小波系数进行处理。近年来，随着对小波去噪算法的深入研究,小波去噪方法也丰富起来5,6,7。目前比较通用的小波除噪方法有：模极大值去噪算法、相关性去噪算法、小波阈值去噪算法8。对研究小波消噪方法应用到电能质量除噪上来说很有研究价值。2. 国内外研究现状（1） 国外方面 随着小波分析的发展，基于小波分析的滤除噪声和边缘检测的方法得到飞速发展。Mallat等利用Lipschitz指数在多尺度上对信号的奇异性进行描述，提出基于小波变换的极大值原理的信号和图像滤波方法9。Rosenfield指出，在进行数字图像处理时，直接将相邻的频带上的数据相乘，可以确定信号边缘。基于该思想，Xu提出基于信号尺度间相关性的空域相关滤波算法16。随后，以Donoho为首的学术团体另辟蹊径，提出小波阈值滤波方法，取得了理论及应用成果10。(2) 国内方面西北工业大学自动化学院的潘泉、孟晋丽等人提出完整的自适应空域相关滤波算法，并在小波阈值滤波算法上取得重大突破11。北京理工大学机电工程学院机电工程系的马春庭，李科杰等人提出了一种基于小波分析的战场地面目标定位技术，提出了一种综合小波技术、电能质量信号探测技术17与一体的新型目标探测方案16。中北大学电子科学与技术系电子测试技术国家重点实验室的石云波，刘俊等详细研究电能信号检测中12，针对含噪信号信噪比较低的问题，应用小波消噪方法对其消噪处理，滤除磁噪声，提高电能质量信号的信噪比20。 2、 研究的基本内容，拟解决的主要问题 1、 研究的基本内容：1基于MATLAB建立电能质量扰动的数学模型；2在分析各种电能质量扰动的信号的基础上设置恰当的软硬阈值；3MATLAB编程及仿真。2、拟解决的主要问题有：1.设计小波消噪的MATLAB程序，模拟电能质量函数。 2.详细分析小波基选择，分解层次选择和阈值选择问题。3.设计去噪过程参数。4.设计出仿真结果，并对结果进行分析说明 三、研究步骤、方法及措施 研究方法：先通过相关文献资料，对课题进行理论上的分析，然后结合MATLAB软件进行仿真验证。针对主要内容研究步骤和措施如下：1、 查阅相关资料了解小波消噪原理的相关内容，同时学习目前常用小波消噪方法，科学的把握课题的目的和意义。2、根据查阅的资料以及对什么因素对电网电能质量有影响，计划解决方案。 3、学习MATLAB软件的编程与仿真9，了解并学习算法的参数设置，对案例进行仿真，对比分析优化的结果。四、研究工作进度 第5周：学习并分析目前小波消噪方法以及其对电能质量的消噪中的优势和不足之处；第6周：学习电能质量信号提取和MATLAB仿真的方法；第7周：学习小波消噪中模极大值去噪算法、相关性去噪算法、小波阈值去噪算法三种方法17；第8周：设置各个模型的目标函数及约束条件；第9-10周：设置算法步骤进行MATLAB仿真；第11-13周：修改参数，进行案例仿真；第14周：分析结果观察算法优化效果；第15周：对比分析各个小波除噪方法之间的优化效果，从中选出最好的除噪方法；第16-17周：撰写毕业论文，准备毕业答辩。5、 主要参考文献 1 蔡兆文, 陶进绪, 杨振森.自适应提升小波用于心电信号去噪 J .中国生物医学工程学报,2007 , 26(4):633-636 .2 董恩清.基于二进小波变换的信号去噪 J .电子与信息学报, 2001 ,23(11):1083 -1090 .3刘刚, 屈梁生.自适应阈值的选择和小波消噪方法的研究J .信理,2002 ,18(6):509 -5124 王俊,陈逢时,张守宏.一种利用小波变换多尺度分辨特性的信号消噪技术J .信号处理,1996, 12(2):104109.5 张军萍,蔡汉添.基于小波变换局部极大值的信号去噪新算法J.电路与系统学报,1997,2(2)：3134.6张旭东,卢国栋,冯健.图像编码基础和小波压缩技术原理、算法和标准M.北京:清华大学出版社,2002.164170.7伯晓晨,李涛,刘路等编著.MATLAB工具箱应用指南信息工程篇J.北京:电子工业出版社,2004.169248.8A.V.奥本海姆,R.W谢弗,J.R巴克等著.离散时间信号处理D.西安:西安交通大学出版社,2006.3256. 9薛年喜. MATLAB在数字信号处理中的应用J. 北京:清华大学出版社,1998.289336.10飞思科技产品研发中心.MATLAB7辅助信号处理技术与应用D.北京:电子工业出版社,2005.347358. 11飞思科技产品研发中心.小波分析理论与MATLAB7实现D.北京:电子工业出版社,2005.321363.12 杨勇,陈正想. 基于正交基分解算法的航空磁探方法J.电子技,2014,27(7):36-3913 毕为民，唐炬，姚陈果，等.基于熵阈值的小波包变换抑制局部放电窄带干扰的研究J中国电机工程学报，2003，23(5)：128-13114 任震，张征平，黄雯莹，等基于最优小波包的电动机故障信号的消噪与检测J中国电机工程学报，2002，22(8)：53-5715 倪英, 林植平.小波分析及其去噪应用 J .南京工业职业技术学院学报, 2008,8(2):21-23.16 张明，李开成，胡易盛 .基于小波邻域阈值分类的电能质量信号去噪算法J.电力系统自动化，2010，34( 10) : 84 85.17 朱艳芹,杨先麟.几种基于小波阈值去噪的改进方法 J .电子测试, 2008, 2(2):18-22.18 Daubechies I. The wavelet transform, time-frequency localization and signal analysisJ. IEEE Trans. Inform. Theory,1990,Vol.36:960-100519Daubechies I. The wavelet transform, time-frequency localizationand signaanalysisJ. IEEE Trans. Inform. Theory,1990,Vol.36:960-100520Mart inez JP , Rocha AP .A wavelet-based ECG delineator:evalua