姚志榮（國家電網(wǎng)婁底供電公司，湖南婁底 417000）

基于MATLAB小波分析的電力系統(tǒng)諧波分析

姚志榮
（國家電網(wǎng)婁底供電公司，湖南婁底 417000）

電力電子設(shè)備在日常生活中起到了越來越重要的作用，但是在設(shè)備使用的過程中產(chǎn)生了大量的諧波，諧波的產(chǎn)生嚴重影響了設(shè)備的性能，尤其對一些精密的儀器對供電的性能具有嚴格的要求，所以需要對諧波進行檢測和抑制。本文提出基于MATLAB小波變換的諧波檢測方法。

諧波 小波分析 閾值

電力電子設(shè)備在人們的日常生活中應(yīng)用越來越廣泛，電子設(shè)備的不斷精密化發(fā)展使得其對電能質(zhì)量的要求也越來越高。諧波主要的產(chǎn)生原因是在負載上的電壓和電流之間的某種關(guān)系所引起的，這種關(guān)系是非線性的。電網(wǎng)中的諧波污染的主要威脅體現(xiàn)在：諧波的產(chǎn)生會加劇線路的損耗，降低輸發(fā)電的效率；諧波會產(chǎn)生過高的電壓，從而影響機械的正常運行，產(chǎn)生噪聲或者是機械振動；諧波可能造成繼電保護器或自動裝置的誤操作，諧波還可能對鄰近的通信線路造成干擾。

1 基于小波變換的諧波檢測方法

采用小波變換方法將電力系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的高次諧波變換投影到不同的尺度上進行分析，得出高頻、奇異高次諧波信號的特征，通過對頻域空間內(nèi)進行精細化的分析，為諧波分量的分析提供可靠的依據(jù)。小波變換的分析方法在諧波檢測中波動諧波、快速變化諧波的檢測具有很高的檢測優(yōu)勢。采用正交小波變化對含有諧波的電流信號進行研究，降低頻信號看作是沒有諧波的基波分量，通過采用基于小波變換的諧波分量檢測能夠快速跟蹤諧波的變化。

2 諧波檢測評價指標

2.1 收斂速度

算法的收斂速度反應(yīng)的是該算法在穩(wěn)定的環(huán)境下自適應(yīng)的速度，諧波檢測的過程中，算法的收斂速度直接影響著信號的恢復質(zhì)量。算法的收斂速度的定義是函數(shù)得到全局最優(yōu)解所用的迭代的誒次數(shù)，收斂速度是衡量算法優(yōu)越性的主要指標之一。

2.2 穩(wěn)態(tài)誤差

穩(wěn)態(tài)誤差是指算法收斂后結(jié)果的穩(wěn)態(tài)輸出值同實際的穩(wěn)態(tài)輸出值之間的差值，如果系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差值越小則表示該系統(tǒng)的精度就越高，在進行系統(tǒng)的設(shè)計過程中，穩(wěn)態(tài)誤差的影響因素很多，為了保持平衡的系統(tǒng)，需要兼顧其他的性能質(zhì)變，盡可能使得穩(wěn)態(tài)誤差較小，或者使穩(wěn)態(tài)誤差的值低于某一個值。

3 基于小波變換的諧波檢測仿真

小波變換克服了短時傅里葉變換在單分辨率上的缺陷，具有多分辨率的特點，能夠在時域和頻域表示信號的局部信息。用DB2小波對諧波信號進行三層小波分解，采用基于小波的軟閾值信號去噪處理。

軟閾值函數(shù)表達式為：

其中，j kω，為小波系數(shù)，為經(jīng)過去噪處理后得到的小波系數(shù)，T為閾值。

小波閾值去噪是較為常用的信號分析去噪方法，軟閾值去噪函數(shù)可以得到較為平滑的信號。閾值的選取直接影響了小波閾值去噪方法的效果，閾值選取太大經(jīng)會造成信號中有用成分丟失，造成重構(gòu)信號的失真，閾值選取太小會使得重構(gòu)的信號中含有過多的噪聲，降低了去噪的效果。本文選用的小波閾值為改進的閾值：

其中 σ為噪聲的標準方差， N為信號長度，j為小波分析的分解尺度。

本文采用三層DB2小波分解，對小波系數(shù)采用軟閾值去噪，得到的輸出信號如圖2所示。將輸出信號同期望信號進行對比，得到的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差如圖3所示。

4 結(jié)語

本文在對電力系統(tǒng)諧波研究的基礎(chǔ)上，分析了電力系統(tǒng)中存在諧波的危害，以及基于小波分析的電力系統(tǒng)諧波分析，評價指標，并采用小波軟閾值去噪方法對電力系統(tǒng)諧波進行分析，目的是實現(xiàn)在提高收斂速度的同時，提高檢測的穩(wěn)定性，降低穩(wěn)態(tài)誤差。

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［2］朱翔，解大，高強，張延遲.基于FFT和db20小波變換的電力系統(tǒng)諧波聯(lián)合分析策略［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2012，12:62-65+71.

［3］張?zhí)扈?基于諧波小波的電力系統(tǒng)諧波分析［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，05:159-162+166.

姚志榮（1970—），男，湖南邵陽人，國家電網(wǎng)婁底供電公司，學歷：研究生，職稱：高工，從事電網(wǎng)生產(chǎn)，經(jīng)營管理。