（通信与信息系统专业论文）基于提升小波的暂态电能质量检测与实现.pdf

摘要 摘要 近年来，电力系统中非线性负荷和敏感性设备的应用越来越广泛。一方面是电 网电能质量的不断下降，特别是电压暂降等非平稳暂态电能质量问题越来越突出。 另一方面是用户对电能质量要求的不断提高，因此对电能质量的进行监测具有重要 现实意义。随着暂态电能质量对用户造成的危害日益加大，暂态电能质量也逐渐成 为供电部门和用户迫切需要解决的问题。而对暂态电能质量扰动现象进行准确的特 征提取，发生时刻定位和扰动类型识别，将为有效地解决电能质量问题提供了必要 的依据。目前常用的傅立叶变换等算法并不能实现对非平稳暂态电能质量扰动的有 效检测，因此需要采用更有效的方法对暂态电能质量扰动进行准确的的检测、分析。 本课题首先阐述了电能质量检测的研究背景和现实意义、国内外电能质量检测 方法和检测装置研究现状。由于小波变换有优良的局部时频特性，并且信号的奇异 性可以通过其小波变换后的模极大值来表征，因此对连续小波变换，离散小波变换， 多分辨率分析等小波变换理论及提升小波理论进行了深入的分析。本文对电压暂降、 电压暂升等五种暂态电能质量扰动进行了原始信号建模，考虑到提升小波在信号处 理方面的优势，并对模型信号进行9 7 提升小波仿真处理。结果表明9 7 提升小波 能有效的检测出扰动的发生和起止时刻。 在以上研究基础上，设计了暂态电能质量检测系统。系统硬件部分包括f p g a 处 理芯片，电压调理电路，抗混叠滤波电路，锁相倍频电路，a d 采样电路。文中给出 了相关电路原理图并对设计思路作出详尽说明。系统软件部分主要由v e r i l o g 硬件描 述语言实现，由数据采样控制模块、数据存储模块、数据处理模块三部分组成。结 合f p g a 硬件资源情况和系统实现的具体需求，并对9 7 d x 波提升算法进行了一系列优 化，使其更易于f p g a 上硬件实现。仿真结果表明文中实现的9 7 提升小波算法能有效 的检测暂态电能质量扰动。最后总结所做的工作并讨论了论文中的不足之处，对未 来研究工作进行了展望。 关键词：暂态电能质量；f p g a ：提升小波变换；扰动检测 广东工业大学硕士学位论丈 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h ea p p l i c a t i o no fn o n - s t a t i o n a r ya n ds e n s i t i v ee q u i p m e n t si ne l e c t r i c p o w e rs y s t e mi sm o r ea n dm o r ee x t e n s i v e o nt h eo t h e rh a n dt h ee l e c t r i cp o w e rq u a n t i t y o fe l e c t r i cp o w e rs y s t e md e s c e n d sc o n t i n u o u s l y e s p e c i a l l yt h ee l e c t r i cv o l t a g es a ge t e n o n s t a t i o n a r y , t r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yp r o b l e mc o m e sm o r es e r i o u s l y o nt h eo t h e rh a n d t h ec u s t o m e ri n c r e a s e sc o n t i n u o u s l yt h er e q u e s to ft h ee l e c t r i cp o w e rq u a n t i t y t h e r e f o r e t h e r ea r ev e r yi m p o r t a n ta n dr e a l i s t i cm e a n i n gt ot h ed e t e c t i o no ft h ee l e c t r i cp o w e r q u a n t i t y w i t h d r a w i n gt h e c h a r a c t e r i s t i ca c c u r a t e l y , f i x i n gp o s i t i o na n dd e n t i f y i n gt h e t y p eo ft r a n s i e n tp o w e rq u a l i t ys i g n a l ，w i l lp r o v i d eu s e f u lb a s i st oe v a l u a t ea n dm a n a g e t h ee l e c t r i cp o w e rq u a n t i t yp r o b l e ma v a i l a b l y b u tc u r r e n tc o m m o nf o u r i e rt r a n s f o r m e t e a l g o r i t h mw o r k si n v a l i d l yt ot h ed e t e c t i o no fn o n s t a t i o n a r y , t r a n s i e n tp o w e rq u a l i t y s i g n a l s ot h em o r ev a l i dm e t h o di si nd e m a n dt or e a l i z ea c c u r a t ed e t e c t i o nt ot r a n s i e n t p o w e rq u a l i t y t h r o u g hr e a d i n gal a r g ea m o u n to fl i t e r a t u r e ，t h ep a p e rd e s c r i b e st h e r e s e a r c h b a c k g r o u n da n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h ep o w e rq u a l i t yd e t e c t i o n ，d o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hs t a t u so fm e t h o da n dd e v i c et od e t e c tp o w e rq u a l i t y w a v e l e t t r a n s f o r mh a sb e e nw i d e l yu s e dt od e t e c ta n di d e n t i f yt r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yb e c a u s eo f i t sg o o dt i m e f r e q u e n c yl o c a l i z a t i o np r o p e r t i e sa n dt h ea b i l i t yt od e a l 、i t ht r a n s i e n t s i g n a l s t h i sa r t i c l eh a sc a r r i e do nt h ed e e pd i s c u s s i o no nt h ec o n t i n u o u sw a v e l e t t r a n s f o r m ，d i s c r e t ew a v e l e tt r a n s f o r ma n dl i f t i n gw a v e l e ta n a l y s i s c o n t r a s tt ot h e t r a d i t i o n a lw a v e l e tt r a n s f o r m ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h ea d v a n t a g e so fl i f t i n gw a v e l e t t r a n s f o r mt h e o r yi nt h ef i e l do fd e t e c t i o no ft r a n s i e n tp o w e rq u a l i t y , a n du s e s9 7w a v e l e t l i f t i n gs c h e m eu n d e rt h em a t l a bp l a t f o r mf o rt h ed e t e c t i o no fv o l t a g es a g ，v o l t a g e i n t e r r u p t i o n ，v o l t a g es w e l l ，t r a n s i e n to s c i l l a t i o n t r a n s i e n ti m p u l s ee t c f i v ec o m m o n t r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c e s r e s u l t so fs i m u l a t i o ns h o wt h a t9 7l i f t i n gw a v e l e t c a ne f f e c t i v e l yd e t e c tt h es t a r t i n ga n de n d i n gt i m e so fd i s t u r b a n c e b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h ，t h i sp a p e rp r o p o s e da n dd e s i g n e dt r a n s i e n tp o w e r q u a l i t yd e t e c t i n gs y s t e m t h eh a r d w a r eo ft h es y s t e mi n c l u d e st h ef p g ac h i p ，t h e a b s t r a c t v o l t a g ec o n d i t i o n i n gc i r c u i t ，a n t i - a l i a s i n gf i l t e rc i r c u i t ，p l lc i r c u i t ，t h ea ds a m p l i n g c i r c u i t p a r to ft h es o f t w a r ei si m p l e m e n t e dt h r o u g hv e r i l o gh a r d w a r ed e s c r i b e sl a n g u a g e i nt h ei s ei n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，w h i c hi s m a i n l yc o m p o s e do ft h r e e p a r t s ：s a m p l i n g a n dc o n t r o l i n g m o d u l e ，m e m o r ym o d u l e ，l i f t i n gw a v e l e t m o d u l e c o n s i d e rt h ef p g ah a r d w a r er e s o u r c e sa n dt h es p e c i f i cn e e d so ft h es y s t e m ，t h es y s t e m u s e sam o d i f i e d9 7w a v e l e tl i f t i n ga l g o r i t h m ，i m p r o v ea n do p t i m i z eli f t f i n gw a v e l e t c o e f f i c i e n tt om a k ei tm o r ee a s i l yi m p l e m e n t e di nh a r d w a r e t h ea r t i c l eu s i n gt h ei s e s i m u l a t o rt o o lh a sc a r r i e do nt h es i m u l m i o nt ol i f i t i n gw a v e l e tm o d u l eo nf u n c t i o n t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h eu p g r a d ew a v e l e tm o d u l ec a nd e t e c tt r a n s i e n t p o w e rq u a l i t y d i s t u r b a n c e se f f e c t i v e l y f i n a l l y , t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h ew o r kd o n ea n dd i s c u s s e dt h e i n a d e q u a c i e so ft h et h e s i s ，t h ep r o s p e c tf o rf u t u r er e s e a r c hw o r k k e y w o r d s ：t r a n s i e n tp o w e rq u a l i t y ； f p g a ；l i f t i n g w a v e l e t t r a n s f o r m ；d i s t u r b a n c e d e t e c t i o n c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) i v c o n t e n t s v i i c h a p t e rl ：i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n do fp o w e rq u a l i t yp r o b l e m 1 1 2s i g n i f i c a n c eo ft r a n s i e n tp o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n g 2 1 3p o w e rq u a l i t yd e t e c t i o nr e s e a r c hs t a t u s 3 1 3 1p o w e rq u a l i t yd e t e c t i o nd e v i c er e s e a r c hs t a t u s ：3 1 3 2p o w e rq u a l i t yd e t e c t i o na l g o r i t h mr e s e a r c hs t a t u s 4 1 4i n d i c a t o r so ft r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yd e t e c t i o n 6 1 ! ；m a i nc o n t e n ta n ds t r u c t u r e 6 c h a p t e r ：z ：w a v e l e tt r a n s f o r mt h e o r y 8 2 1t h eb a s i so ft h ew a v e l e tt r a n s f o r m 8 2 1 1c o n t i n u o u sw a v e l e tt r a n s f o r l t l 8 2 1 ：zd i s c r e t ew a v e l e tt r a n s f o r m 9 2 2m u l t i r e s o l u t i o na n a l y s i sa n dm a l l a ta l g o r i t h m 10 2 2 1m u l t i - r e s o l u t i o na n a l y s i s 1o 2 2 2m a l l a ta l g o r i t h m 12 2 3 s i g n a ls i n g u l a r i t yp r i n c i p l eo fw a v e l e tm o d u l u s m a x i m a 13 2 3 1w a v e l e tt r a n s f o r ma n ds i g n a ls i n g u l a r i t y 13 2 3 2p r i n c i p l eo fs i g n a ls i n g u l a r i t yd e t e c t i o n 13 2 4c h a p t e rs u m m a r y 14 c h a p t e r3 ：d e t e c t i o no ft r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yb a s e do nl i f t i n gw a v e l e tt r a n s f o r m ：i 1 l i f t i n gw a v e l e tp r i n c i p l e 15 3 2t h el i f t i n gr e a l i z a t i o no f t h et r a d i t i o n a lw a v e l e tt r a n s f o r m 17 v 广东工业大学硕士学位论文 3 2 1c o n d i t i o n so ff i l t e rb a n kr e c o n s t r u c t i o n 17 3 2 2b i o r t h o g o n a lw a v e l e tl i f t i n gs c h e m e 18 3 2 3t h eb a s i cs t e p st os o l v el i f t i n gc o e f f i c i e n t 2 0 3 3 9 7l i f t i n gw a v e l e ts c h e m e 2 0 3 4 l i f t i n gw a v e l e ti np o w e rq u a l i t yd e t e c t i o na n ds i m u l a t i o n 2 2 3 4 1t r a n s i e n tp o w e rq u a l i t yd i s t u r b a n c es i g n a lm o d e l i n g 2 2 3 4 2s i m u l a t i o no fd e t e c t i o na l g o r i t h m 2 5 3 4 3s i m u l a t i o ns u m m a r y 2 7 3 5c h a p t e rs u m m a r y 2 7 c h a p t e r 4 ：h a r d w a r ed e s i g no fp o w e rq u a l i t yd e t e c t i o ns y s t e m 2 8 4 1p r o g r a mo fh a u r d w a r ed e s i g n 2 9 4 1 1s u m m a r yp r o g r a m 2 9 4 1 2f p g ac h i p 2 9 4 1 3t h ev o l t a g ec o n d i t i o n i n gc i r c u i t 3 0 4 1 4t h ea n t i a l i a s i n gf i l t e rc i r c u i t 31 4 1 5t h ep h a s e - l o c k e dl o o pc i r c u i t 3 2 4 1 6a dc o n v e r s i o nc i r c u i t 3 3 4 2c h a p t e rs u m m a r y 3 4 c h a p t e r 5 ：s o f t w a r ed e s i g na n ds i m u l a t i o no fp o w e rq u a l i t yd e t e c t i o ns y s t e m 3 5 5 1p r o c e s so ff p g ad e s i g n 3 5 5 1 1d e s i g ni n p u t 3 5 5 1 2f u n c t i o n a ls i m u l a t i o n 3 6 5 1 3s y n t h e s i sa n dt i m i n ga n a l y s i s 3 6 5 1 4i m p l e m e n t a t i o na n dl a y o u t 3 6 5 1 5l o a d i n gt h ec o n f i g u r a t i o na n dt e s t 3 6 5 2f p g as o f t w a r ed e v e l o p m e n tt o o l s 3 7 5 2 1i s ei n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t 3 7 5 2 2m o d e l s i ms i m u l a t i o nt o o l s 3 7 5 2 3s y s t e mg e n e r a t o rt 0 0 1 3 7 5 3p r o g r a mo fs o f t w a r ed e s i g n 3 8 v i c o n t e n t s 5 3 1d a t aa c q u i s i t i o na n dc o n t r o lm o d u l e 3 8 5 3 2d a t as t o r a g em o d u l e 3 9 5 3 3d a t ap r o c e s s i n gm o d u l e 4 0 5 4s i m u l a t i o nv e r i f i c a t i o n 4 3 5 5s i m u l a t i o ns u m m a r y 4 6 5 6c h a p t e rs u m m a r y 4 6 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s 4 7 r e f e r e n c e s 4 9 p a p e r sp u b l i s h e dd u r i n gt h es t u d yf o r a d e g r e e 5 2 t h eo r i g i n a lt h e s i ss t a t e m e n t 5 3 t h e s i ss t a t e m e n ta n dc o p y r i g h tl i c e n s e 5 3 a c k n o w l e d g e m e n t s 5 4 第一章绪论 第一章绪论 1 1 电能质量问题的研究背景 电能是一种由电力部门提供，需要与用电用户共同维护以保证其质量的特殊商 品。如同其他商品有质量好坏之分一样，电能也有电能品质的要求和评价指标。 在正常情况下，用户所用的电能是标准工频正弦电压电流( 幅值和频率均稳定) 。但 电能质量往往受到各种非线性负荷、电路故障以及恶劣天气等因素的影响，所以到 达用户的电能往往是畸变的正弦电压电流( 幅值和频率偏离标准值) 。电能作为一 种能源形式因其经济实用，方便转换控制等特点而被广泛用于各个领域。高质量的 电能对于保证电网和电气设备安全、经济运行，提高产品质量和保障居民正常生活 有着重要的意义。本文将从电网的建设情况和电网负荷构成的变化两方面来阐述当 前电能质量问题的研究背景。 电力系统是一种集中度高、关联性强的动态系统。中国电力系统正在建设成为 交直流互联的复杂大电网忙，并且国家还提出了“坚强智能电网 建设的长远任务。 随着我国经济持续快速增长和工业化及城镇化速度不断加快，由此产生的电力需求 带动了大电网的发展。其中“十一五 期间，电力系统装机容量和发电容量年增长 率达到1 0 ，预计未来1 5 年内，仍将继续保持快速增长任，。一方面，我国电网正朝 着大容量，高电压和系统互联方向继续发展；另一方面，环境污染问题，世界能源 危机、以及极端自然灾害等事件的出现，迫使我们考虑改变能源格局，大力发展和 利用可再生能源如风能，太阳能等。目前，我国越来越多规模化新能源正在接入主 干电网，电网结构和负荷类型即将发生深刻变化n 1 。由于可再生能源具有波动性、 间歇性和不确定性等特点，将会对电网电能质量带来更多的问题。大负荷能源的接 入切换也会引起较大的电能质量扰动。因此保障电力系统安全稳定、经济优质地运 行将是一个极具挑战性的重大课题。 近年来，随着现代工业技术的蓬勃发展，电力系统中电力负荷的种类越来越多。 输配电网中各种电弧炉、整流器、电气化铁道等新型电力电子负荷数量不断增长- 。 由于这些新型负荷具有非线性、冲击性和不平衡性的用电特性，容易导致电网的电 广东工业大学硕士学位论文 压、电流发生畸变，造成供电质量的严重下降。同时，随着计算机技术的进一步发 展，大量基于微处理器的高度自动化，智能化的敏感性负荷被广泛应用。这些负荷 设备对供电质量要求非常高，并且许多只能在高电能质量的条件下才能正常工作。 这些敏感性负荷的使用又使得电压暂降，短时中断等以前未被重视的暂态电能质量 问题不断出现，并造成严重的经济损失。例如，持续几十毫秒的电压暂降可能会造 成一个半导体芯片厂上千万元的经济损失，。 综上所述，随着智能电网中新能源的接入及非线性、冲击性和不平衡性大负荷 的大量使用，电网电能质量问题日趋严重。因此，加强电能质量的管理以及开展电 能质量监测和治理的工作势在必行。 1 2 电能质量检测的研究意义 高质量的电能对于现代化生产中有着重要的意义。而低质量的供电水平将给系 统和用户带来危害，主要表现在：( 1 ) 对电力系统的危害，如运行设备寿命降低， 保护装置的误动作等；( 2 ) 对用电用户的危害，如影响敏感性元器件的正常工作， 从而在生产运行时造成经济损失，对于特殊负荷，短时停电甚至导致灾难性的后果。 随着大量的高度智能，自动化的高新技术企业不断进入中国市场，这些企业对电能 质量的要求越来越高。一方面是电网电能质量的不断下降，另一方面是用户对电能 质量要求的提高，因此电能质量的检测和治理将成为我们面临的一道难题。国内外 学者们都高度重视电能质量问题的研究。电能质量问题的研究可分为两个方向，其 一是研究治理电能质量问题的方法，其中高性能电力电子器件的大量出现为电能质 量的治理开辟了新的途径。在治理电能质量的补偿装置方面，目前国内外学者主要 研究有源电力滤波器( a p f ) ，静止无功电源( s v g ) ，统一电能质量控制器( u p q c ) 动 态电压调节器( d v r ) 等，并取得了一定的成果”。电能质量问题的另一个研究方 向是对电能质量检测系统的研究。对电能质量进行检测分析具有如下意义： ( 1 ) 对电参数进行准确、完整地测量和分析，并针对性的采用相应的补偿装置是 成功治理电能质量问题的必要条件。 ( 2 ) 电能成为一种商品。可以通过电能质量的分析评估，用户可以根据需要选 择性的使用不同质量的电能。同时，电能质量的好坏需要电力生产企业和用电用户 共同保障维护。对电能质量的检测分析结果为分清电力企业和用户在电能质量问题 2 第一章绪论 中的责任提供依据。 1 3 电能质量检测的研究现状 1 3 1 电能质量检测装置的研究现状 由于电能质量监测具有重大的现实意义，已经在世界各国引起了广泛重视。国 外对电能质量扰动监测的研究起步较早。现阶段电能质量监测仪器方面，高端市场 主要被欧美在电能质量监测领域的知名企业占据，其设备功能强大，能测量包括稳 态和暂态的绝大多数的电量参数，并且具有良好的存储、图形显示和网络通信功能。 如美国的福禄克公司、美国e i g 公司，瑞典联合电力公司的电能质量监测装置具有精 度高、监测指标多、功能丰富等优点。随着大规模集成电路和数字信号处理等技术 引入电能质量监测仪器领域，国外的电能质量监测技术向着更高的水平发展。首先 各种数字信号处理算法在数字信号处理器的应用，增强了监测仪器的数据处理能力； 其次，片上系统( s o c ) 和专用集成电路( a s i c ) 技术的应用，使得电能质量监测仪器性 能更高，设计更加方便快捷。 相对于国外而言，国内电能质量监测仪器的技术还比较落后。近年来，国内许 多公司也热衷于电能质量监测仪器的研制并相继推出自己的产品。如上海宝钢安大 公司研制的p o l 0 6 系列电能质量测试仪，属于我国电能质量监测仪器中的较高水平。 但该系列装置大多只具有测量电流有效值、基波有效值等稳态电能质量问题的功能， 而对电压暂降，电压暂升等暂态电能质量问题则无法检测1 ，。然而，随着电能质量 的优劣对国民经济的影响越来越大和以及人们对电能质量的要求越来越高，对电能 质量检测的焦点也已经不仅仅是电压、电流，频率和谐波等各种稳态指标，而是希 望得到更多关于包括暂态电能质量的信息。在处理器方面，国内大多数厂家采用单 片机结构研制的电力监测装置，这些仪器往往性能单一，处理能力差、运算速度较 慢、精确度不高。国内较高档电能质量检测仪器普遍采用的是3 2 位d s p 处理器， 该处理器可以进行高速数据采集并具有强大的信号处理能力。深圳中电电力公司的 p m c 系列和上海宝钢安大公司的p o l 0 6 系列产品均采用的是d s p + m c u 的双处理 器。 3 广东工业大学硕士学位论文 1 3 2 电能质量检测方法的研究现状 近年来，国内外研究人员对电能质量监测开展了大量的研究包括电能质量扰动 的检测与定位、扰动信号的建模等方面t ”。如何快速准确地实现各种扰动的检测是 目前电能质量扰动检测研究的主要方向之一，对此国内外相关学者运用了许多的研 究方法，并已经取得了一定的研究成果。总结起来，电能质量扰动检测方法可以分 为时域仿真方法、频域分析方法和基于数学变换的方法“”。 1 时域仿真方法其原理是利用计算机的时域仿真程序对各种电能质量扰动现 象进行仿真研究。由于暂态电能质量问题具有持续时间短，非平稳等特性，对其进 行频域分析又很难满足实际应用需要，因此时域仿真分析被广泛地应用在电能质量 分析中。目前时域仿真的软件主要包括e m p t 、a t p 、n e t o m a c 等暂态仿真软件和o r c a d 、 s p i c e 、p s p i c e 等电力电路仿真软件两类。这些软件可用于包括大电容投切引起的电 压暂降、电压波动引起的电压闪变等电能质量问题的研究。仿真软件可以建立相应 的电力系统模型，并对从电网采集得到的信号数据进行仿真分析。这种方法的缺点 是被仿真系统的最大频率范围要受限于仿真的步长，并且需要事先知道仿真系统的 频率覆盖范围。 2 频域分析方法该方法一般用来对电力系统中的谐波问题进行研究包括频率 偏差扫描，谐波潮流的计算等。频域分析方法是通过求解电力系统中表示电流矢量 与电压矢量之间关系的方程得到所需要的结果，其关键是关系方程式的建立。文献 1 4 提出一种精确度更高的基于频域分析方法的混合谐波潮流计算法。利用这种方 法计算谐波潮流时可充分考虑非线负载控制系统的影响，并计算电网参数的动态特 性。其缺点是计算量大，方程求解复杂。 3 基于数学变换的方法主要包括傅里叶变换法、小波变换法和s 变换。 ( 1 ) 傅立叶变换( f o u ri o rt r a n s f o r m ) 傅立叶变换具有正交性、完备性等许多 优点，可以实现快速f o u r i e r 算法，因此广泛应用在电能质量分析领域中。但运用傅 立叶变换需要满足采样定理并且被分析的波形必须是稳态的、周期性变化的，否则 信号经傅立叶变换后会带来“频谱泄漏 和“频谱混叠 现象，从而导致误差。此 外，由于傅立叶变换是在整个时间域进行积分，任何突变信号的频谱将散布于整个 频带中，体现不出局部信息，不适合分析暂态电能质量扰动中的非平稳突变信号。 j i 第一章绪论 文献 1 5 中为了减少傅立叶变换算法的频谱泄漏误差，对f f t 算法进行改进，在对谐 波分析时有效降低了谐波间的相互干扰。 ( 2 ) 小波变换( w a v e ie tt r a n s f o r m ) 小波变换具有多分辨率的特点，克服了傅立 叶变换只具有单分辨率的不足，在时域和频域都能表征信号局部信息，特别适合于 突变，非平稳信号的分析。小波变换自从被引入工程界后，已经广泛应用在图像处 理，信号分析，数据压缩等领域。小波函数也属于一种暂态波形，具有衰减快的特 点，不仅在稳态电能质量扰动检测中得到了广泛的应用，而且在暂态电能质量扰动 检测中具有无法比拟的优点。国内外研究人员对小波变换在电能质量的应用方面做 了大量的研究工作，并取得一定的成效。在文献 1 6 中s a n t o s o 首先提出小波变换能 有效的对电能质量进行检测和评估。该文运用d b d , 波函数分别对电压跌落、谐波畸 变等扰动信号进行小波变换，检测到了电能质量扰动的发生并计算出了起止时刻。 但文中并未考虑选取不同小波母函数对检测结果的影响。文献 9 中提出一种运用 c h a a r i 复小波来对电压暂降等暂态电能质量扰动进行检测的方法，有效的检测到扰 动发生的起止时刻。文献 1 7 将m o r l e t d 、波用于电能质量扰动检测，并实现了暂态 电能信号的重构。文献 1 8 提出运用二进小波变换并结合李氏指数的突变性来检测 和定位暂态电能质量扰动。文献 1 9 提出可以运用小波变换的多分辨率特性并结合 分形理论来实现对暂态电能质量扰动的分类和辨析。仿真结果表明该方法能有效提 取电能质量扰动信号特征，对暂态扰动的识别具有较好的适应性。文献 2 0 提出了 在d s p 上实现小波变换对暂态电能质量的检测，模拟实验表明该方法的有效性。以上 文献表明，小波变换能有效用于电能质量扰动的检测、识别和定位等方面的研究， 缺点是计算量较大，处理结果存在较大冗余。 ( 3 ) s 变换( s - t r a n s f o r m ) s 变换是在连续小波变换和短时傅立叶变换基础上发 展起来的一种时频分析方法。因此s 变换是对小波变换和傅立叶变换的改进，不仅 克服了短时傅里叶变换时高斯窗口的宽度和高度不能变化的缺点，而且具有其小波 基不需要满足容许性条件等优点。近年来，s 变换才开始应用在电能质量领域的研 究。文献 2 1 运用s 变换对电压暂降、电压中断等暂态电能质量扰动仿真信号进行 分析，并达到了较好的效果。文献 2 2 把s 变换用于对不同采样频率的电能质量扰 动信号进行分析，实现了对多种扰动类型的识别。s 变换虽然有很多优点，但用于 电能质量检测时缺点是其提取的扰动特征量并不能直接对应于扰动类型，一般还需 要借助于其他数学方法进行分类识别。 s 广东工业大学硕士学位论丈 1 4 暂态电能质量检测指标 电力系统中的电能质量问题主要分稳态电能质量和暂态电能质量。其中稳态 电能质量包括谐波、不平衡和频率波动等，暂态电能质量扰动主要包括电压暂降、 电压暂升、电压中断，振荡暂态，脉冲暂态。过去对电能质量的研究主要集中在稳 态电能质量问题上，其中研究最多的是谐波。由于暂态电能质量问题具有突变、持 续时间短，非平稳等特性，对暂态电能质量的研究相对不成熟。随着暂态电能质量 对用户造成的危害日益加大，暂态电能质量扰动也逐渐成为供电部门和用户迫切需 要解决的问题，并已成为近年来电力系统研究领域的新热点。暂态电能质量的特征 可以由电压幅值变化和暂态扰动发生时的持续时间来描述。因此对于暂态电能质量 发生的起止时刻的检测和幅值的计算是对电能质量进行检测和认别中需要首要解决 的