小波变换暂态电能质量分析及DSP实现

1、北京化工大学硕士学位论文小波变换暂态电能质量分析及DSP实现姓名：邹海燕申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：王学伟20210528摘要小波变换暂态电能质量分析及实现摘要电能作为一种经济实用、清洁方便且容易控制和转换的二次能源，已成为全世界经济开展及人民生活的重要根底。与此同时，我们看到当代电力系统的电网和负荷构成出现了新变化。一方面，电力网络不断扩张，计算机技术、通信技术和电力电子新技术：、在电力系统的应用，使得对系统可靠性要求更高。另一方面，高科技含量的器件、设备与技术如微电子技术、计算机技术、电力电子技术等，或由它们构成的数字自动化生产线，相对传统的机电设备与负荷而言，对电力扰

2、动的敏感性更加突出，劣质电能产生的影响日益严重，尤其是原本就已存在却不以为然的电压暂降等暂态电能质量问题也突显出来。传统的电能质量分析常用傅立叶变换方法，是基于有效值理论，已不适合处理非平稳的暂态电能质量信号。因此采用新的分析方法，对暂态电能质量进行正确的检测、分析和评估就显得十分必要。本文从电能质量定义和国内外电能质量研究现状出发，分析了目前暂态电能质量问题引起广泛关注的原因，着重对暂态电能质量扰动信号特点，暂态电能质量扰动分析方法，扰动时间定位及硬件实现方法进行了深入研究。主要内容有：、结合电力系统背景，系统地分析了电能质量问题的分类、产生原因、研究背景、主要分析方法及国内外的研究现状，并

3、系统地建立了暂态摘要时，在奇异点检测过程中，对模极大值检测算法进行了改良，进一步提高测量精度。最后，在所构建的硬件实验平台上，通过大量实验定量地研究，波暂态电能质量问题扰动时间定位算法在实际应用中的误差等问题。关键词：电能质量，小波变换，多小波，暂态信号模型，北京化工大学硕士学位论文，：，一行什，：，北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

4、当。作者签名：鱼边筵日期：曼鲤乏竺：望关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保存和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或局部内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授日期：星鲤星：旦：望日期：皇翌！垒！圣第一章绪论课题研究的目的和意义第一章绪论随着各种敏感电力电子设备在工业中的广泛应用，

5、用户对供电系统的电能质量提出了越来越高的要求例如在现代企业中，由于变频调速驱动器、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出日益严格的要求。这些设备对系统干扰比一般机电设备更加敏感，对供电质量的要求更苛刻。不管系统是处于正常稳态还是故障暂态，都需要保证基波正弦的幅值偏差很小，即使只有几个周期的供电中断或电压骤降，也会影响这些设备的正常工作，造成巨大的经济损失。据美国电力科学研究院估计，当今与电能质量相关的问题，在美国每年造成的损失高达亿美元。劣质电能引发电网大面积停电，造成用户生产力下降，其社会影响和经济损失是相当严重的【墉】。电能质量引起的事故在国内外屡见不鲜。年月，加

6、拿大魁北克系统中的地感应电流导致系统主变饱和，并产生大量谐波，造成电容器组过载，保护动作，系统电压失稳，进而导致整个魁北克系统崩溃【】。美国中西部电网也曾经有过类似的报道，其负载为产生谐波较多的调速系统，虽然谐波没有超过额定容量，仍引起主变投切失败。在国内，除神朔电气化铁道引起附近电厂停机外，甘肃白银供电局所属变电站供电的电气化铁道在运行中产生次谐波，引起母线电压畸变左右，次谐波含量达。不难看出，在当代电力系统，深入了解和认识电能质量，高度重视电能质量下降对供用电系统运行的危害和影响、甚至对社会经济的作用和影响，对全面研究和管理电能质量问题具有极其重要的意义。因此，如何深入地理解现代电能质量问

7、题，如何从技术、经济和运行管理等方面加大力度，保证优质供电，以最小程度地减少对现代工业、企业和重要电力用户的影响，既是电力用户的要求也是对现代电力系统运行提出的新任务，电能质量问题的治理已刻不容缓【】。为了保证电网和电气设备的平安、可靠、经济运行，必须采取一定的控制、补偿技术，来提高和改善电力系统电能质量。这些控制和改善措施得以充分发挥其作用的首要条件是及时获得各种扰动源的准确信息。而暂态电能质量扰动的种类繁多、特征复杂，扰动的特征边缘可能重叠，现有的电能质量监测、分析仪器对门槛闭值的设定依赖性极强，造成门槛阈值难以设置恰当，加上监测设备的数据容量有限，使得记录到的数据是局部和片面的，真正有用

8、的信息往往难以捕捉到。针对随着信息技术的飞速开展而暴露的日益严重的暂态电能质量问题，需要寻求新的定位、检测、分析，以及压缩、识别等方法，制定新的适应暂态电能质量评估的各项指标，因此对暂态电能质量问题的研究，在理论和应用方面具有重要的意义。北京化工大学硕士学位论文电能质量问题的提出随着电力系统的不断开展及电网中各类非线性负荷的不断增加，电能质量的监测、管理和控制已经越来越受到各方面的关注。计算机、电力电子和信息技术等高新技术产业的开展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求，电能质量问题成为投资商在投资大型工程时的一个主要考核标准。中国技术监督局从年到年相继公布了涉及电能质量的个国家标准，这些标准

9、分别规定了电压偏差、公用电网谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡、频率偏差、暂时过电压和瞬态过电压的监测标准、监测方法和监测设备的要求。因此，对电网的电能质量进行有效的监测成为一项紧迫而重要的工作。电能质量监测是评估电能质量水平和发现电能质量问题的主要手段，也是改善电能质量的前提。如果能够对电能质量做出精确的检测和分析，就可以对电网的电能质量水平和造成的各种电能质量问题的原因做出分析和判断，为电能质量的改善提供依据。电能质量的定义与种类一个理想的电力系统应以恒定的频率或和正弦波形，按规定的电压水平标称电压对用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流应处于幅值大小相等，相位互差度的对称状态

10、。由于系统各元件发电机、变压器、线路等参数并不是理想线性或对称的，负荷性质各异且随机变化，加之调控手段的不完善以及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态在实际中并不存在，由此产生了电网运行、电气设备和用电中的各种各样的问题，也就产生了电能质量的概念。从普遍意义上讲，电能质量是指优质供电。但迄今为止，对电能质量的技术含义还存在着不同的认识，这是由于人们看问题的角度不同所引起的，如电力企业可能把电能质量简单看成是电压偏差与频率偏差的合格率，并且用统计数字来说明电力系统电能的或更高是符合质量要求的；电力用户那么可能把电能质量笼统地看成是否向负荷正常供电；而设备制造厂家那么认为合格的电能质量

11、就是指电源特性完全满足电气设备正常设计情况的需要，但实际上不同厂家和不同设备对电源特性的要求可能相去甚远。另一方面，对电能质量的认识也受电力系统开展水平的制约，特别是用电负荷的不同性能和结构也对电能质量提出了不同的要求。著名电能质量专家认为：广义的电能质量涉及系统可靠性、设备绝缘、长时间供电中断、三相电压不平衡、电力电子设备及其与供电系统的相互作用等内容；狭义的电能质量就是波形畸变。而另一位专家将电能质量问题定义为由于电压、电流和频率偏移正常值导致用户设备故障或误动作的任何供电问题。第一章绪论标准化协调委员会已正式采用“电能质量这一术语，并且给出了相应的技术定义：合格电能质量的概念是指给敏感设

12、备提供的电力和设备的接地系统是均适合于该设备正常工作的。与不同，并没有采用电能质量这个术语，而是提到“电磁兼容术语，强调设备与设备之间的相互作用和影响，以及电源与设备之间的相互作用和影响，并在此根底上制定出一系列相关的电磁兼容标准。电磁兼容术语与电能质量术语之间具有很大的重叠性，因此具有很多同义词。电力系统中各种扰动引起的电能质量问题主要分为稳态和暂态两大类【引。稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括三相电压不平衡、电压波动与闪变、电压偏移、频率偏移以及其他以波形畸变为特征的谐波、间谐波、陷波等现象；暂态电能质量问题主要包括短时电压改变以及各种暂态现象。其中短时电压改变是指由于系统故障或较

13、大负载变换所引起节点电压方均根值在短时间内随时间改变的现象，包括电压骤升、电压骤降以及瞬时中断等现象；暂态现象通常是指暂态过电压，可分为脉冲暂态和振荡暂态两类。另外，如短时冲击谐波和间谐波在本质上仍然是时变信号，虽然国内和国际标准未对其作出确定的划分，但本文认为仍应该属于暂态电能质量问题，因为它同样具有暂态电能质量的特征。有关电能质量扰动问题，一直引起各国的密切关注。第标准协调委员会和其他国际委员会最近推荐采用种专用术语来说明电能质量的主要扰动，现就这些扰动进行简要介绍：断电：在一定时间内，一相或多相完全失去电压低于称为断电。频率偏差：遵循各国自己的标准。电压骤降：持续时间为周波分钟，幅值为至

14、，系统频率仍为标称值。电压骤升：电压或电流暂时性超过标称值者称为电压骤升。系统频率仍为标称值，持续时间为周波分钟，幅值为至。瞬时脉冲或突波：表示了在两个连续稳态之间的一种在极短时间内发生的现象或数量变化。瞬时脉冲可以是任一极性的单方向脉冲，也可以是发生在任一极性的阻尼振荡波第一个尖峰。电压波动：是在包络线内电压的有规那么变动，或是幅值通常不超出范围的一系列电压随机变化。这种电压变换往往称为闪变。闪变这个专用术语是来自电压波动对照明灯的视觉影响。对输配电系统产生电压闪变的最常见原因是电弧炉。电压切痕：是一种持续时白小于周波的周期性电压扰动。电压切痕主要是由于电力电子装置在两相间发生瞬时短路时电流

15、从一相转换到另北京化工大学硕士学位论文一相而产生的。电压切痕的频率非常高，用常规的谐波分析设备很难测量出。这就是过去从未有过此项电压扰动内容，直到最近才正式列入的原因。谐波：含有基波整数倍频率的正弦波电压和电流称为谐波，产生畸变后的波形可分解为基波和许多谐波分量之和。谐波是由于电力系统和电力负荷中的非线性特性造成的。随着用电设备对谐波敏感性的日益增加，高次谐波越来越受到注意并规定了限额。间谐波：含有基波的非整数倍频率的电压和电流称为间谐波，小于基波频率的分数谐波也属于此类。间谐波主要来源于静止变频器、循环换流器、感应电动机和电弧发生装置。过电压：是指电压幅值超过标称电压且持续时间大于分钟。欠电

16、压：是指电压幅值小于标称电压且持续时间大于分钟。表【】对电力系统中发生的主要电能质量问题的性质、特征指标、产生原因、后果以及解决方法作出了系统的归纳。国际电气电子工程师协会标准化委员直辖市委员会制定了电力系统电磁现象的特征参数及分类，如表所示。电能质量问题产生的原因暂态电能质量问题产生的原因较为复杂，发生的频度较为偶然，它主要是系统遭受外来干扰、或内部故障、或正常操作情况下发生，而且与电网结构、电网联系强度、感觉设备敏感负荷的用电特性等因素有关；相同的干扰在不同的电网结构及联系强度下产生的效果指标参数不同，相同的干扰在相同的电网结构及联系强度下对不同的响应源敏感负荷所感受的程度及产生的效果也不

17、相同。一般来说，扰动能量的传递遵循由高电压等级损失较小地向低电压等级传输，同时在同电压等级之间根据联系紧密程度也进行传输。引起暂态电能质量问题的主要原因可归结为以下几个方面：、电力系统短路故障这是最普遍、最明显、最直观的干扰因素。电力系统的短路故障总是伴随着瞬间的电压跌落、中断，这种扰动传播的强度与电网结构及电器参数存在密切的关系。另外，这种扰动同样能够由低电压等级向高电压等级传播，只不过范围及强度较弱而已。短路干扰产生的跌落幅值可通过理论计算或数字模拟或动态模拟获取，其手段可根据具体情况选择，例如成熟的短路计算、开放式专业化的计算仿真工具，国内也具有相当水平的动态模拟实验站电科院、西高所对实

18、际电网进行模拟操作。这种干扰所持续的时间与系统的保护设置及保护设备、开关设备的固有动作时间有关。一般短路故障从发生到切除根本持续个周波左右。另外，重合闸设备的动作使第一章绪论得这种扰动更加复杂，需认真对待分析。、闪络或线路对地放电雷击引起绝缘子闪络、阴雨季节春秋季或鸟粪引起绝缘子污闪、或者其他形式的线路对地放电是造成电压跌落和供电中断的一个较普遍、发生几率较大的因素，带有一定的天灾人祸性质。、电力系统正常的开关操作电力系统正常的断路器投切一般伴随着瞬间的电压跌落，但幅度一般不大。但如果合闸较大负荷，往往产生不可无视的电压跌落。、储能性电器设备的正常操作、一些典型的冲击性负荷的生产过程，主要包括

19、：交直流炼钢电弧炉在同电压等级供电母线轧机、提升机、绞车电动机的启动特别大容量、高频度启动的电机电焊设备电能质量扰动的特点电能质量扰动具有如下特点：不完全来源于电力生产部门有的扰动例如谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度往往是由用户造成的：电能质量扰动发生地点和持续时间的长短不定即电能质量在空间和时间上均处于动态变化之中；电能质量扰动和用电设备性能密切相关当扰动水平与电气设备的容许偏差存在差异时，一方面要求电力供给者努力提高电能的供电质量，减小、消除扰动的影响；另一方面也要求电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。北京化工大学硕士学位论文表电能质量问题一

20、览类型扰动性质特征指标产生原因后果解决方法第一章绪论表电力系统电磁现象的种类和特征种类典型频谱成分典型持续时间典型电压幅值电能质量问题的危害电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感符合正常工作外，还会有以下几项危害：使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用寿命；导致继电器保护和自动装置的误动作，并可能使电气测量仪表计量不准；产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热；谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏；谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；北京化工大

21、学硕士学位论文高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量；重者导致信息丧失，使通信系统无法正常工作；在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生故障。电能质量标准电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义。参考标准，从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的根本现象分类如下：低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；低频辐射现象：磁场，电场；高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态：高频辐射现象：磁场、电场、电磁场连续波、瞬态；

22、静电放电现象。电能质量是一个抽象的概念，内涵丰富，外延广阔，为了便于开展电能质量工作，国际上制定了各种电能质量标准。制定了电能系统谐波控制标准和要求【】、电能质量监测推荐标准【。把电能质量归为电磁兼容范畴，在局部标准系列中，制定了专门的电能质量标准，主要有电能质量测量方法、供电系统及其连接设备的谐波与间谐波测量与仪器通用指南、闪变仪功能与设计标准。年月，欧洲电工标准化委员会也公布了一个电能质量标准，称为?：公用配电系统供电电压特性?，作为欧洲共同市场对中低压电能质量的统一标准。目前在国际上流行的主要电能质量标准即为上述的标准和标准。为了保证我国的电能质量，我国在参考两大电能质量标准的根底上，结

23、合自己国家国情，制定出自己的电能质量标准。到年底，我国国家质量技术监督局相继发布了六项电能质量国家标准其中二项标准已经修订过，即：?电能质量供电电压容许偏差?修订版?电能质量电压波动和闪变?修订版?电能质量公用电网谐波?电能质量三相电压容许不平衡度?电能质量电力系统频率容许偏差?电能质量暂时过电压和瞬态过电压?第一章绪论标准规定了交流电力系统中作用于电气设备稳态电压、频率、三相平衡度、波动和闪变、波形畸变以及暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平以及过电压保护方法。但是电能质量标准体系远没有完善，以和我国为例，电能质量标准规定的就过于简单和笼统。基于这种情况，国内外正在加快电能质量标准

24、的制定步伐。我国已经着手进行?电能质量检测设备通用要求?和?电能质量电压暂态和短时断电?标准制定工作。此外，我国还为此公布了电能质量监测设备通用要求?和?厂电能质量测试分析仪检定规程?，对“电能质量测量设备的“质量予以规定。暂态电能质量分析的现状及存在的问题国内外现状电能质量过去的研究主要集中在谐波相关的稳态电能质量问题上。由于受到检测技术的限制，对配电系统中普遍存在的诸如电压骤降、电压骤升、暂态扰动等各种暂态电能质量问题研究较少。随着配电系统中电能质量水平与用户对其要求之间的差距日益加大，所带来各种问题已引起各国电力工作者的高度重视，暂态电能质量也已逐渐成为供电部门和广阔用户共同关心的问题，

25、研究和开发电能质量领域的新技术已成为近年来电力系统研究领域的新热点【，。尽管谐波问题始终是电能质量的一个重要课题，但随着广阔用户对电能质量问题的日益关注，对于电能质量的研究已不限于单一稳态谐波，而是需要进一步扩展到配电系统中出现的各种暂态电能质量问题，这表明了电能质量领域的研究已进入到一个更深的层次。为了解决日益下降的电能质量对国民经济各行业经济平安运行的威胁和提高人民生活质量的需要，世界各国都十分重视电能质量问题。国外对电能质量的研究工作开展比较早，取得了一些比较成熟的研究成果。美国电力科学研究院，自世纪年代就将“列入其个主要研究领域之中。截止年底，与电能质量有关的工程、研究和报告到达一万九

26、千多项。其它许多著名的协会和机构，如、等都制定了相关标准。一些大的公司和企业如、等也参与到电能质量市场中来，和国际大电网组织也都成立了相应的工作组进行理论研究。年美国为解决电压中断问题投入的费用为万美元，年美国为改善电能质量投入的费用为亿美元，美国为解决电压瞬变投入的费用为亿美元；年全球为改善电能质量投入的费用为亿美元，年全球为改善电能质量投入的费用为亿美元。我国电力系统建设长期是重发电、轻供电，更轻视供电质量。在我国发电和配电的投入比例约为：，而国外兴旺国家一般为：。目前，我国北京化工大学硕士学位论文已经开始大幅度提高电网建设的投资，国家电力科学研究院成立了“电能质量及电机研究室，进行电力污

27、染治理和电能质量多个方面研究。安徽大学于年成立了我国高校第一个电能质量实验室国电公司。年发布的?关于加快城市电网建设改造的假设干意见?中强调，城网建设的投资应占总电力建设投入的，提高电能质量是城网建设改造要实现的四大目标之一。年月经教育部批准成立了“教育部电能质量工程研究中心。清华大学、四川大学、华北电力大学等许多高校随后也开展了相关方面的研究。上海宝钢安大电能质量、安徽振兴工贸公司等一些新兴企业设计了一些相关产品，并到达了一定市场规模。小波变换的出现为电能质量分析开辟了新的研究方向。目前，已有不少学者开始这方面的研究，主要集中在应用小波变换方法进行电能质量扰动与定位、电能质量扰动信号数据压缩

28、、电能质量扰动识别以及暂态电能质量扰动建模与分析等方面的研究。常用的小波基函数有：小波、一样条小波、小波、小波等；常用的算法有在多分辨分析根底上提出的塔式快速小波算法算法。国外最早关于小波变换在电力系统中应用的文章就是针对电能质量的评估展开的。国内期刊上首次出现这方面的文章是在年的徐永海，肖湘宁等人的?小波变换在电能质量分析中的应用?一文中【。到目前为止，在这方面的工作已经是国际上研究的热点。年，首先提出小波变换是评估电能质量的有效方法【。该文用和小波函数分别对电压跌落、平顶波和谐波畸变进行小波变换，实现了对电能质量扰动的检测与时间定位。但并未讨论小波母函数的选择对检测结果的影响。同年，首次指

29、出小波变换是分析电力系统非平稳谐波畸变的新工具【。年，掣采用连续小波变换对电压骤降的检测与定位进行了研究，提出了一种基于小波变换的电压骤降检测新方法【引。首先对扰动信号进行连续小波变换，通过对得到的小波变换局部模极大值进行分析处理，实现了电压骤降开始时刻与结束时刻的精准定位；然后结合离散正交小波变换对电压骤降的幅值进行检测。尽管该方法实现了电压骤降扰动的检测与定位，但由于采用连续小波变换，因此存在计算时间长、计算量大的缺点，不太适合实际应用。此外，该文献只是对人为构造的电压骤降信号进行检测，而没有采用实测或仿真得到的扰动信号进行检验，因此该方法的有效性还待证实。年，采用了小波，利用连续小波变换

30、不仅对电压骤降扰动进行了检测，而且还对电压骤升、周期性陷波、暂态振荡以及闪变等其他电能质量问题进行了研究【。年，提出一种变深度检测法来解决基于小波变换的电压骤降幅值检测中的误差问题，但是检测精度仍然不如传统的基于均方根值的电压骤降幅值检测方法【们，并通过分析比较得出小波是小波系中最适用于检测电能质量扰动的小波的结论【。年，东南大学的胡铭，陈珩等人研究了基第一章绪论于小波变换模极大值的电能质量扰动检测与定位方法。年，严居斌等人也分别发表文章，利用连续小波变换后的时频相平面图可以检测电压跌落和瞬时过电压；此外，利用小波变换的模极大值理论同样可精确地对电压跌落的发生、恢复时刻进行定位。年，等人倾向于

31、对傅氏变换和小波变换下电压下降的三个指标：、最大值和基频幅值进行比较，该文同时还分析了不同时窗选择的重要性【。此后，李天云等人提出了电能质量扰动分类和检测的双小波分析法。利用双小波和各自优点把种电能质量扰动电压凹陷、电压凸起、电压间断、暂态脉冲和暂态振荡从含有噪声的采样信号中鉴别出来【】。但该方法要经过两次小波变换，对信号进行重复分解，计算量大。综合已发表的文献，目前基于小波变换的电能质量扰动检测与定位所采用的小波及相位算法大体上可以分为两大类：一是采用连续小波变换，尽管其具有检测精度高、抗噪性能好的优点，但由于计算量太大，限制了它在实际中的应用。另外是采用离散正交小波变换，该方法具有实现简单

32、、计算效率高等优点，克服了连续小波变换的缺点，已成为电能质量扰动分析中普遍采用的方法。但由于该方法抗噪能力不如连续小波变换，当检测环境中的背景噪声较强时，该方法的检测精度将大大下降。多小波理论是近几年来在小波理论根底之上开展起来的一种新的小波构造理论。与单小波相比，多小波可同时具有对称性、正交性和紧支撑性等，分析工具同时拥有这三种性质是十分重要的。目前在多小波理论的研究中，一个研究热点在于多小波函数的构造。这集中等价于多小波高通和低通滤波器的构造，这方面】、杨守志、程正兴【等人做了大量的工作，开展出一系列关于从单小波构造多小波和正交、双正交多小波构造方面的理论和方法【筇州，产生了较大的影响。然

33、而多小波的构造计算量大、构造方法复杂，其在理论和应用方面均不够完善，需要进一步深入研究。多小波理论的应用领域主要集中在信号处理方面。在电力系统中的应用研究主要是西南大学的钱清泉，刘志刚等人，主要研究方向是多小波在电力系统暂态故障信号的处理方面的应用。年西南交通大学刘志刚在其博士论文中，尝试多小波在电力系统故障信号处理中的应用【列；年，刘志刚，钱清泉等人，以电力系统故障电压信号为原始信号，探讨了多小波在故障检测、故障数据压缩以及故障信号去噪方面的应用，并与传统小波进行了详细比较。仿真算例说明，选择适宜的预处理方法，多小波总体上能比传统小波取得更好的效果【】；同时，通过对不同预后处理方法的多小波分

34、解结果的比照，以及对不同类型信号的多小波与传统小波的重构误差的详细比较和讨论，认为多小波比传统小波更适合于对信号的精确重构，适合用于对电力系统暂态故障信号的处型；此外，年北京电力公司的梁劲，周静等人将多小波进行输电线的故障定位，并和小波定位结果进行了比照，验证了利用多小波进行故障定位，定位精度要比用小波精度蒯。北京化工大学硕士学位论文综上，多小波理论研究与实际应用尚处于开展的初级阶段，其在电力系统领域中的应用相对较少，但多小波的理论特性决定了其能更好的识别干扰源，以及对电能质量问题进行诊断、定位和分类。同时，多小波相比传统小波，每次分解可以得到重信息，能够更好确实定扰动信号的发生时刻和持续时间

35、，准确提取暂态信号的时间特征，并对电能质量问题进行诊断、定位和分类。因而对于多小波在电能质量信号分析中应用的研究具有重要的意义和广阔的应用前景。存在的问题及分析近二十年来国内外该领域的研究结果及发表的文献说明，小波变换是分析非平稳信号的有力工具。将小波变换方法用于电能质量分析领域，尤其是暂态过程分析领域将具有变换、所无法比较的优点。小波理论在电力系统领域，例如信号滤波与去噪，暂态信号检测与分类、谐波分析、继电保护、故障测距、数据压缩及故障录波、设备故障诊断、电能质量评估、电磁暂态波形分析和电力系统扰动建模等方面均有相应的研究与应用，并取得了很好的应用成果。而多小波是近几年开展起来的一种基于小波

36、分析的新理论。它可同时具有对称性、正交性、短支撑性、高阶消失矩等特点，这是传统小波所不能比较的优势。多小波在电力系统中已经有了初步的应用，但在理论研究和应用方面可以说仍处于起步阶段。目前国内外关于小波变换和多小波变换在电能质量问题分析的研究中还有一些影响实际应用的理论和技术问题需要解决，其中包括：在电网信号日益复杂的情况下，寻找能够兼顾暂态和稳态电能质量问题分析的小波函数。多小波在应用方面，由于其同时能具有许多好的性质，应用过程必然能够得到较好的结果。但多小波在应用过程中的条件以及能够相对于传统小波表达出优势的情况下对处理对象的适用范围尚需进一步研究。传统的小波和多小波变换运算时间较长，难以解

37、决电能质量分析的实时性问题，因而需要研究更高效的分解算法。本课题的主要研究内容结合国内外电能质量分析研究现状，本文主要针对小波变换暂态电能质量分析方法中存在的问题展开研究，主要的研究内容可分为算法研究和硬件实现两大局部：算法研究局部中，本文对基于小波变换和多小波变换的暂态电能质量问题分析算法进行深入研究，寻求更优的暂态电能质量问题分析的工具和方法。本文首先根据电网中非稳态信号的特点，依照标准，全面系统地建立了暂第一章绪论态电能质量扰动信号模型；研究了整数小波变换的电能质量问题扰动时间定位的方法和基于多小波变换的对暂态脉冲信号，电压凹陷信号，高频扰动信号和电压切痕信号等电能质量问题分析算法；同时

38、，研究了电能质量综合评估小波函数选取原那么，通过对系列小波特性的研究比较，选取出适合电能质量综合评估的小波；此外，采用多种多小波进行暂态扰动时间定位分析，并与基于传统小波变换的测量结果进行比较。通过实验数据的比较得出多小波在电力信号处理，尤其是暂态信号处理方面的特点与优势。在上述理论研究成果的根底上，本文设计了适用于上实现的整数小波暂态电能质量问题扰动时间定位测量算法，兼顾算法的精度与硬件的实时实现。本文在对多相型滤波器的结构进行理论分析的根底上，运用整数小波对暂态电能质量问题的扰动时间进行定位计算；完成了小波暂态电能质量问题扰动时间定位测量算法的设计与实现，其中包括数据采集模块、小波变换模块、扰动时间定位测量模块；此外，在进行奇异点检测时，对模极大值法进行了改良，进一步提高测量准确度；并通过实验定量地研究了小波暂态电能质量问题扰动时间定位算法在实际应用中的误差等问题。本文的创新点从目前国内外发表的文献来看，本文具有如下的创新点：对电能质量分析中的小波稳态信号与暂态信号的分析能力进行了综合评价。提出了采用、波包变换，进行电能质量问题综合性能评估的方法。到达通过一次变换即能准确地对稳态和暂态电能质量问题进行检测的目的。仿真结果说明该方法具有很高的计算效率和准确度，对实现电能质量综合性能评估有较好的应用价值。提出了适用于上实现的整数小波暂态电能质量问题扰动时间定位测量