壓縮感知電能質(zhì)量信號采樣與檢測方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)中增加了大量非線性、沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載,導(dǎo)致電力系統(tǒng)遭受日益嚴(yán)重的電能質(zhì)量危害。如何對電能質(zhì)量進(jìn)行有效分析與研究成為當(dāng)前一項(xiàng)緊迫而重要的工作,受到國內(nèi)外電工領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。為提高和改善電能質(zhì)量,主要面臨以下兩方面難題:一方面需要解決海量電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲(chǔ)與傳輸問題,另一方面需解決電能質(zhì)量擾動(dòng)的檢測定位與識別問題。
　　 本文首先介紹了電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的定義、

2、標(biāo)準(zhǔn)、分類及電能質(zhì)量壓縮與檢測的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,構(gòu)建了電能質(zhì)量各種單一擾動(dòng)和多重?cái)_動(dòng)的信號模型。
　　 其次,深入探討了壓縮感知這一新理論的產(chǎn)生、研究現(xiàn)狀、基本理論及其實(shí)現(xiàn)方法。在對比分析了以傳統(tǒng)Nyquist理論為支撐的先采樣后壓縮方法的不足和國內(nèi)外所采用特征提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,首次將壓縮感知理論應(yīng)用于電能質(zhì)量擾動(dòng)信號采樣與壓縮中,設(shè)計(jì)了兩種基于壓縮感知理論的電能質(zhì)量擾動(dòng)一維壓縮采樣與重構(gòu)方法,并給出了不同壓縮采樣比

3、條件下該方案所能達(dá)到的性能指標(biāo),仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在采樣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號壓縮,并能以高信噪比實(shí)現(xiàn)短時(shí)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號的重構(gòu)。
　　 再次,本文將電能質(zhì)量信號映射到二維空間,根據(jù)圖像可稀疏表示的原理,研究了非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號的二維壓縮采樣與重構(gòu)方法。針對含有多重?cái)_動(dòng)的校準(zhǔn)源實(shí)測信號進(jìn)行了算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其重構(gòu)獲得的電能質(zhì)量信號能完全滿足電能質(zhì)量分析要求。在此基礎(chǔ)上,通過仿真實(shí)驗(yàn)對比分析了二維傅立葉基和二維小波基的重構(gòu)效

4、果。
　　 最后,利用目前文獻(xiàn)中廣泛研究的時(shí)頻分析方法小波變換進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并分析了小波變換在進(jìn)行電能質(zhì)量擾動(dòng)檢測定位問題中的優(yōu)缺點(diǎn)和性能。針對傳統(tǒng)電能質(zhì)量采樣、壓縮、檢測定位各步驟互相孤立、分離進(jìn)行的缺點(diǎn),深入研究并設(shè)計(jì)了將壓縮感知理論和原子分解相結(jié)合的電能質(zhì)量擾動(dòng)壓縮采樣及參數(shù)估計(jì)融為一體的方法。針對短時(shí)和穩(wěn)態(tài)擾動(dòng)信號進(jìn)行壓縮采樣,直接使用少量的測量數(shù)據(jù),在進(jìn)行信號重構(gòu)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)檢測,得出全面的參數(shù)估計(jì)。并在含噪的情況下分析