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电能质量分析与控制结课论文

论文题目：小波电能质量分析

学号：1067130225

姓名：丛培坤

专业:电气工程及其自动化

班级：10级电气二班

2013年11月10日
摘要

随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，冶金、化学等现代化大工业的发展,
电网负荷加大，电力系统中的非线性负荷（硅整流设备、电解设备、电力机车)
及冲击性、波动性负荷（电弧炉、轧钢机、电力机车运行）使得电网发生波形畸
变,非对称性(负序）和负荷波动性日趋严重。电能质量的下降严重地影响了供用
电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。所以在世界各国都十分重视
电能质量的管理。衡量电能质量的主要指标是电网频率和电压质量。频率质量指
标为频率允许偏差；电压质量指标包括允许电压偏差、允许波形畸变率（谐波）、
三相电压允许不平衡度以及允许电压波动和闪变。国家技术监督局已公布了上述
电能质量的五个国家标准。我国《电力法》明确规定”供电企业应当保证供给用
户的供电质量符合国家标准，对公用供电设施引起的供电质量问题,应当及时处
理”，在《供电营业规则》中也明确规定用户的非线性负荷、冲击负荷、波动负
荷、非对称负荷对供电质量产生影响或对安全运行构成干扰和妨碍时，用户必须
采取措施予以消除，如不采取措施或采取措施不力，达不到国家标准，供电企业
可中止对其供电.在市场经济条件下，供电企业有依法向用户提供质量合格电能
产品的责任,用户也有依法用电，不污染电网的义务。因此如何加强电能质量管
理,提高电能质量，是市场经济条件下，电网建设管理中必须认真探讨的重要课
题。

1．针对当前电力系统中稳态电能质量的谐波问题,结合小波变换中的小波包
算法对谐波问题进行相关分析.运用算法推导出谐波电压，电流和功率的RMS
值。运用Db40小波函数进行谐波分析，并通过MATLAB环境下的仿真分析，验
证其实用性。
2．针对当前电力系统中暂态电能质量问题，需要检测与分析暂态，非平稳信
号。运用小波变换模极大值的原理能有效的检测信号奇异点的性质，对电力系统
中暂态电能质量如电压骤升，电压骤降，短时中断，振荡暂态，脉冲暂态现象进
行分析并实现对暂态现象发生故障时的准确定位。最后通过在MATLAB环境的验
证分析，提取暂态信号的相关参数如信号的起止时刻，持续时间和故障幅值。
通过电能质量信号在MATLAB环境的仿真分析,通过验证的数据可以有效的
证明小波变换在电力系统中对电能质量的测量与分析有很好的实用性。
关键词:电能质量;小波变换；谐波检测；模极大值
1绪论
1。1课题的研究背景及意义
随着社会的飞速发展，人民生活水平的日益提升,在人们的日常生活和工厂的正
常生产中电力已经发挥了至关重要的作用。在响应国家可持续发展和节约能源的
政策时,电能质量的好坏会直接影响到资源的利用率，甚至国民经济的增长速度.
可是当前随着大量工厂的建立,各种整流器，变频系统装置投入使用，电气化火
车交通的运行，各种设备都伴随着非线性负荷影响着电力系统的电能质量。电压
偏差，频率偏差，谐波等传统电能质量问题日趋严重。然而随着许多电子和计算
机系统设备普遍增多使得电力系统中的非传统的电能质量应运而生,短时电压波
动和瞬变现象也直接影响了电力系统的电能质量。毋容置疑,不管是传统的电能
质量问题还是非传统的电能质量问题都直接影响了电能的质量，会对国民经济增
长带来了严重影响，所以寻找检测与分析的治理工作就显得格外重要。对于目前
存在的电能质量问题，我们当务之急要准确的定位好影响电能质量问题的根源，
是什么现象导致的问题.只有掌握一套全面而又具体的电网瞬时变化的信息.这
样我们才能对症下药，制定相关方案来解决和改善当前的电能质量问题。当然在
分析稳态电能质量信号过程中，傅里叶变换是一个强有力的工具，能很好的解
决分析问题。而对于一些非线性时变信号,它就有其弊端，不能有效的检测和分
析该信号.
因此，采用新的检测分析信号的方法是众多国内外学者的一直研究的课题。
这样随着国内外学者的不断研究，短时傅里叶变换,小波变换都能很好的检测分
析电力系统中的电能质量问题.
本文通过电力系统中电能质量问题的详细阐述,运用小波变换理论对稳态电能质
量的谐波问题和暂态电能质量问题做了详细的研究。
1.2电能质量的概述
1.2.1电能质量的概念
理想的电力系统给用户都是按照国家规定的电压水平即标称电压供电的，它都是
一个恒定的工频50Hz或者60Hz的正弦波形。在电力系统中三相交流电的各相
电压电流值都是幅值大小相等,相位互成120度.而在现实中我们所使用的发电
机，变压器等一些元件参数都不是理想的线性和对称的，在用到不同场合时负荷
的性质也随着一些因数变化而随机变化的，再加上不正常的调控操作和外来的干
扰等一些故障影