[发明专利]一种电能质量暂态扰动实时检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能质量暂态扰动实时检测方法。

背景技术

现代电力系统中，随着电网中非线性负载的广泛应用和敏感电子设备的大量增加，电力系统所遭受的电能质量污染日趋严重。为了保证各种电气设备能正常可靠地运行，必须采取有效措施改善电能质量。在实际中，电能质量问题分为稳态和暂态。

为了能准确检测电能质量扰动，改善电能质量，国内外进行了深入的研究，提出了许多方法，如小波变换、S变换、短时傅里叶变换(STFT)等。但是，上述方法均存在各种各样的缺陷，如STFT的不足在于，待窗函数确定后，只能改变窗口在相平面上的位置,而不能改变窗口形状，用一种固定不变尺度来分析信号,有很大的局限性。S变换的不足在于，在检测含有谐波的电压暂降、暂升或中断等复合扰动信号的扰动幅值时，存在一定的误差，检测精度较低。小波变换虽然具有良好的时域??频域局部化特性，适合于分析暂态、突变信号，在检测高频扰动方面，小波变换方法很有优势，但是，对于低频扰动，如电压暂降、电压暂升等，却不能很好地检测和定位，同时，小波变换运算量较大。

发明内容

为了满足电网中暂态电能质量扰动信号的幅值及扰动起止时刻实时性测量要求，本发明提供一种实现简单，计算量小，测量精度高的电能质量暂态扰动实时检测方法。

本发明的技术方案是：其包括以下步骤：1）以基本小波函数为基础构造复小波；2）根据提升小波的基本原理对构造的复小波进行提升，利用Euclidean（欧几里德）分解算法，得到复小波的提升方案；3）利用提升方案对电网的基频信号及暂态扰动信号分别进行提升变换；4）将基频信号提升后得到的相位SP(Standard Phase）与扰动信号提升后得到的相位DP(Disturbance Phase)相减，即令相位信息W=SP-DP，同时，令幅值信息为扰动信号提升后得到的幅值；5）利用幅值信息和相位信息对扰动信号进行实时的检测和定位,分析扰动幅度；6) 重复步骤3)~步骤5)，不断实时定位检测扰动信号及估计扰动幅值。

所述步骤1）中的基本小波函数优选Db3小波函数。

令                                                ，其中为Db3小波所对应的分解低通滤波器，滤波器系数为0.0352，-0.0854，-0.1350，0.4599，0.8069，0.3327。由完全重构滤波器的条件，可得滤波器组多相表示的一般形式为：

式中，，为实根，，为复根。当时，对应的就是复数形式的Daubichies小波。当时，求解获得其中一组复值滤波器系数为??0.0663+j0.0856，0.1105+j0.0856，0.6629??j0.1712，0.6629??j0.1712，0.1105+j0.0856，??0.0663+j0.0856，这一组滤波器系数即为Db3小波构造的正交紧支对称复小波。

本发明的具体工作原理如下：

以下对利用欧几里德（Euclidean）分解算法得到复小波的提升方案作详细说明。

利用欧几里德（Euclidean）分解算法对和进行因式分解。

Euclidean算法的基本原理为：已知两个罗朗（Laurent）多项式为和,当，且。先初始化和。从=0开始进行如下迭代

式中“%”表示取余运算。对于最小整数，使得,则即为所求最大公因子（Greatest Common Divisor  GCD），即。

迭代过程中记商，则有

这就是通过Euclidean算法对的因式分解。但要注意,Laurent多项式的分解不是唯一的。

 对传统小波滤波器组的分解问题,首先从的分解开始,为此将Euclidean算法用于的偶系数和奇系数。令

    (1)

式(1)中，为传统滤波器提升后的新滤波器组的多相表示，为新滤波器的偶系数，为新滤波器的偶系数，为新滤波器的奇系数，为新滤波器的奇系数，为传统滤波器的偶系数，为传统滤波器的偶系数，为传统滤波器的奇系数，为传统滤波器的奇系数。

用Euclidean算法对和进行分解,当分解项数为奇数的时候,有

 (2)

   (3)

式(2)~(3)中，为和经欧几里德算法进行因式分解后得到的商，其中，为分解后的最大公因子，为更新因子。

由于