電能質(zhì)量擾動在線監(jiān)測方法研究.pdf

1、電能質(zhì)量擾動在線監(jiān)測是獲取電能質(zhì)量信息的直接有效途徑，其方法研究業(yè)已成為電工技術(shù)領(lǐng)域的熱門前沿研究課題。電能質(zhì)量擾動在線監(jiān)測方法的研究存在兩個核心問題：一是擾動的實時檢測問題，檢測算法的精度和實時性直接決定著監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性；其次是電能質(zhì)量信息的“挖掘”問題，在電能質(zhì)量在線監(jiān)測過程中，會收集大量電能質(zhì)量擾動波形數(shù)據(jù)，有必要設(shè)計一種快速有效算法從這些海量數(shù)據(jù)中挖掘提取“有用”的電能質(zhì)量信息，以到達有效改善和治理電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

2、 本文針對這兩個核心問題，沿著“擾動信號去噪→暫態(tài)諧波測量→擾動在線檢測→擾動數(shù)據(jù)分類挖掘”這一技術(shù)主線，運用小波理論、Teager能量算子和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對電能質(zhì)量擾動信號去噪、暫態(tài)諧波測量、擾動在線檢測以及擾動數(shù)據(jù)分類挖掘進行了系統(tǒng)研究。 (1) 針對電能質(zhì)量擾動實時在線監(jiān)測要求，提出一種電能質(zhì)量擾動監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)。該系統(tǒng)能夠同步采集不同觀測點處的各種類型電能質(zhì)量擾動數(shù)據(jù)。 (2) 在研究電能質(zhì)量擾動信號和加性噪

3、聲各自特性基礎(chǔ)上，提出了兩種不同的電能質(zhì)量擾動去噪算法：基于Cross-validation的自適應(yīng)閾值去噪算法(簡稱CV自適應(yīng)算法)和基于Block-thresholding的小波去噪算法(簡稱BT算法)。CV自適應(yīng)算法能夠適應(yīng)被測信號的變化，通過最速下降法來尋求一個最優(yōu)去噪閾值；將所提算法與現(xiàn)有的電能質(zhì)量領(lǐng)域廣泛采用的VisuShrink和SureShrink去噪算法進行了比較，仿真測試結(jié)果表明了CV自適應(yīng)算法的優(yōu)越性。BT算法把各

4、個尺度的小波系數(shù)分成若干塊，針對每個塊分別來確定閾值和進行閾值處理；仿真和實驗結(jié)果表明，BT算法能取得略優(yōu)于CV自適應(yīng)算法的去噪效果，且響應(yīng)速度更快。 (3) 針對基于傅里葉變換(FFT)的諧波分析方法易受噪聲干擾和對暫態(tài)諧波處理精度差的缺點，提出了一種基于小波包變換的暫態(tài)諧波分析算法。該算法能實現(xiàn)信號頻帶的均勻劃分，通過選擇適當?shù)牟蓸宇l率和小波包分解樹，可使所關(guān)心的諧波頻率落在小波包頻帶的中心，從而減少頻譜泄露，有效提高頻譜分

5、析精度。通過對比研究表明，所提算法的暫態(tài)諧波測量精度明顯優(yōu)于FFT方法，而且保留了暫態(tài)諧波擾動發(fā)生的時間信息，仿真測試結(jié)果進一步表明了該算法的有效性。 (4) 建立一個有效的電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對擾動的快速、準確檢測非常關(guān)鍵。通過引入Teager能量算子(TEO)，提出了基于TEO的電能質(zhì)量擾動實時檢測方法。Teager能量算子只需對被測波形相鄰的三個采樣點進行兩次乘法和一次加法運算，使得所提算法簡潔、快速，具有優(yōu)良的時間分辨率，

6、能實時跟蹤被測信號波形變化。仿真和實驗結(jié)果表明，所提算法能夠準確、迅速地檢測和定位電能質(zhì)量擾動的發(fā)生，具有優(yōu)良的檢測效果，且抗干擾能力強，適于電能質(zhì)量擾動的實時在線檢測。 (5) 提出了一種高效的電能質(zhì)量擾動數(shù)據(jù)分類挖掘算法。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)最終目的是獲取充分有效的電能質(zhì)量信息。在電能質(zhì)量在線監(jiān)測過程中，獲取了大量的擾動波形數(shù)據(jù)，如何從這些“粗燥”的原始波形數(shù)據(jù)中獲取有效的電能質(zhì)量信息，是電能質(zhì)量分析的重點，也是難點。通過引入數(shù)

7、據(jù)挖掘技術(shù)，提出了一種高效的電能質(zhì)量擾動數(shù)據(jù)分類挖掘算法。該方法首先通過小波變換對電能質(zhì)量擾動進行多分辨率分解，擾動在各個尺度的能量分布構(gòu)成特征向量；然后利用決策樹算法從這些特征向量構(gòu)成的訓練樣本中自動提取相應(yīng)的分類規(guī)則，得到?jīng)Q策樹分類模型，并將該模型應(yīng)用到電能質(zhì)量擾動測試數(shù)據(jù)中。仿真測試結(jié)果表明，所提方法分類準確率高，響應(yīng)快速，適于電能質(zhì)量信息挖掘和提取。 針對電能質(zhì)量擾動問題，研究提出的電能質(zhì)量擾動在線監(jiān)測算法，有效地提高了