基于小波分析的电能质量谐波仿真分析论文答辩.ppt

论文主要内容 近几年来,随着电网中元件复杂、结构繁琐、大量增加非线性负载、广泛应用的敏感电子设备等, 使得电能质量问题日趋严重，造成三相电压的不对称性、谐波污染，以及电压波动和闪变，谐波问题成为干扰电能质量的主要因素。 论文在提出了目前电力系统中谐波问题的出现和危害的基础上，学习了小波变换理论，与窗口傅里叶变换不同的是，小波变换的时间－频率窗口不是固定不变的，克服了快速傅里叶变换和短时傅里叶变换的缺点，特别适合于突变信号和不平稳信号的分析，适合于提取电力信号中的暂态信号。借助于matlab中的小波工具箱，通过构造谐波电压信号，然后对此谐波信号进行仿真分析，较为清晰的得到了谐波在原信号中的影响度。该仿真基本实现了对电能质量中的谐波分析和电耗分析。 谐波问题的出现 小波分析的应用 现在小波变换在电力系统故障检测、分类、谐波分析上有广泛的应用, 是一些波动谐波和快速变化谐波的重要和主要检测方法。运用小波变换理论分析电能谐波，有很好的精度和分辨率，为更进一步的分析和抑制不良谐波，提供了可靠根据。而且，小波分析为电力系统的非整次谐波分析和研究创造了更好的条件。 * * 本科毕业设计论文答辩 基于小波分析的电能质量谐波仿真分析 答辩人： 指导老师： 自动化工程学院 2012年6月5日 电力系统中的谐波的产生，其根本原因是一些用电设备和输配电具有非线性的伏安特性。对于这些设备，即使是施加标准的正谐波电压信号，其对应的电流波形也会有畸变现象。 谐波的危害 谐波对用电系统（公用电网和其他系统）的危害和影响主要有以下几个方面： (1)首先，谐波的出现会使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，发电、输配电及用电设备的效率相应降低，大量的3次谐波通过过三相系统的中性线时会使线路过热，严重时甚至发生火灾。 (2)谐波会影响各种电力设备的正常运行。对于电机，谐波能引起附加损耗外，同时还会产生过电压、噪声、机械振动等一系列附加问题，使变压器产生局部严重过热现象。电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏等问题都与谐波关系密切。 (3)谐波的存在引起了公用电网中的并联谐振和串联谐振，从而放大了谐波作用，这就使上述两点的危害进一步增加，严重时会引起安全事故。 (4)谐波会对继电保护装置和自动化装置发出错误信号，引起误动作，对于电气测量仪表，谐波会使其测量值产生一定偏差。 (5) 对邻近的通信系统，谐波会对其产生干扰，轻时产生噪声干扰信号，降低了通信信号质量；严重时能丢失信息，严重干扰通信系统的正常工作。 电能质量谐波问题 小波定义 给定一个基本函数，令 （1） 式中a,b都为常数且a0.显然，是基本函数先作移位再作伸缩以后得到的。若a,b不断地变化，我们可得到一族函数。给定平方可积的信号x(t)，即，则x(t)的小波变换（Wavelet Transform，WT）定义为 （2） 式中a,b和t 均是连续变量，因此该式又称为连续小波变换（CWT）。如无特别说明，式中及以后各式中的积分都是从?∞到+∞。信号x(t)的小波变换WT (a,b) x 是a和b的函数，b是时移，a是尺度因子。ψ(t)又称为基本小波，或母小波。是母小波经移位和伸缩所产生的一族函数，我们称之为小波基函数，或简称小波基。这样，（2）式的WT又可解释为信号x(t)和一族小波基的内积。母小波可以是实函数，也可以是复函数。b的作用是确定对x(t)分析的时间位置，也即时间中心。尺度因子a的作用是把基本小波ψ(t)作伸缩。这样，a和b联合越来确定了对x(t)分析的中心位置及分析的时间宽度。这样，（2）式的WT 可理解为用一族分析宽度不断变化的基函数对x(t)作分析，这一变化正好适应了我们对信号分析时在不同频率范围所需要不同的分辨率这一基本要求。 由 Parsevals 定理，上式可重新表为： （3） 经典小波分类 1. Haar 小波 Haar 小波来自于数学家Haar 于1910 年提出的Haar 正交函数集，其定义是： 其傅里叶变换形式是： 2.Morlet 小波 Morlet 小波定义为： 其傅里叶变换为： 它是一个具有高斯包络的单频率复正弦函数。考虑到待分析的信号一般是实信号，所以在MATLAB 中将定义式改造为： Morlet小波