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如何使用小波变换与傅里叶分析进行谐波检测的详细方法研究

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:3.00 MB | 2019-06-09

小潇博

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　　电力系统提供的电能应是一个标准正弦波。但由于接入电网的设备存在大量非线性负载，使得大量谐波被引入电网。而日趋复杂的电网信号成分中，非稳态谐波所占的比例越来越大，带来的影响也越来越严重，危害电力系统运行的同时也给谐波检测带来了一定困难。为保证电力系统运行的稳定和安全，必须采取相应的对策解决谐波问题。而对谐波问题的研究，首先要进行准确的检测和分析，剖析谐波成分。

　　本文阐述了谐波的基本概念、谐波问题的危害、谐波问题研究的发展趋势；对谐波检测的几种方法和国内外研究现状进行简要介绍；着重针对傅立叶变换、小波变换和小波熵理论在谐波检测中的应用进行分析，利用小波变换时频局部化双重特性、快速傅立叶变换的频率检测能力和小波熵对信号扰动的敏感性，提出一种将三种分析方法相结合的混合检测方法。

　　针对目前谐波检测方法存在的问题——对稳态谐波和非稳态谐波同时存在的信号难以进行准确检测，本文在建立谐波信号模型的基础上，分别采用快速傅里叶变换、小波变换和小波熵的方法对信号模型进行分析，明确三种方法在谐波检测中的优势与劣势，确定它们的适用范围，将三种方法的优势相结合来实现谐波检测。通过对比得出：对于稳态谐波，傅里叶变换给出的检测结果最准确，同时计算速度快，运算量小，是稳态谐波检测的有效方法。小波变换可以对不同的频率信号进行单独观察，并能够有效的检测出信号中的非稳态成分。小波熵可以准确定位扰动发生时刻，提取扰动信号的相关信息。

　　本文提出的混合算法具体方案为：采用小波变换将谐波信号成分按照低频和高频划分为两个部分，傅立叶变换对低频部分进行分析，得出稳态谐波的幅值、相位。小波熵对高频部分进行分析，得到非稳态谐波的时域信息。结合三种算法各自的优势，完成对稳态谐波和非稳态谐波同时存在的信号的谐波检测。通过仿真验证所提出检测方法的有效性。

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