基于FFT和db20小波变换的电力系统谐波联合分析策略.pdf

第40卷第12期电力系统保护与控制Vol.40No.12
2012年6月16日PowerSystemProtectionandControlJun.16,2012

基于FFT和db20小波变换的电力系统谐波联合分析策略

朱翔1，解大1，高强1，张延迟2

（1.上海交通大学电气工程系，上海200240；2.上海电机学院电气工程系，上海200240）

摘要：传统傅里叶变换（FFT）主要应用于稳态谐波信号的分析，却难以得到时间局部信息，且对于突变信号或高频干扰信
号的分析误差较大。小波变换（DWT）特别适合于不平稳信号和瞬变信号的分析，但对于稳态谐波的分析精度不及FFT。结
合FFT和DWT中db20小波各自的优势，提出了一种基于FFT和db20小波变换的电力系统谐波联合分析策略。首先将电力系
统谐波信号通过离散小波变换分解为低频部分和高频部分，再分别运用FFT和db20小波进行分析。算法经Matlab仿真，获
得了预期结果，证明该策略在电力系统谐波分析中具有可行性和实用性。
关键词：谐波分析；傅里叶变换；小波变换；db20

AnalyzingstrategyforpowersystemharmonicsbasedonFFTandDWTusingdb20

ZHUXiang1,XIEDa1,GAOQiang1,ZHANGYan-chi2
(1.DepartmentofElectricalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.DepartmentofElectrical
Engineering,ShanghaiDianjiUniversity,Shanghai200240,China)

Abstract:ThetraditionalfastFouriertransform(FFT)ismainlyappliedtotheanalysisofthesteady-stateharmonicsignalsbutis
difficulttogainthetimelocalinformation,anditshowsbigerrorsintheanalysisofmutationsignalsorhighfrequencyinterference
signals;thediscretewavelettransform(DWT)isparticularlysuitableforthenon-stationarysignalsandtransientsignals,butshows
loweraccuracythanFFTinanalyzingthesteady-stateharmonicsignals.Oneanalyzingstrategyofpowersystemharmonicsbasedon
FFTandDWTusingdb20ispresentedconsideringadvantagesofbothFFTandDWT.Firstofall,thepowersystemharmonicsignals
aredecomposedintolowfrequencypartandhighfrequencypartthroughtheDWT,andthenitisanalyzedbyFFTanddb20wavelet
respectively.ThestrategyisprovedeffectiveandapplicablebyMATLABsimulation,whichachievesthedesiredresults.
ThisworksupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.60772006).
Keywords:harmonicsanalysis;Fouriertransform;wavelettransform;db20

中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1674-3415(2012)12-0062-04

插值精度比Hanning窗好，但是计算量太大；文献
0引言
[3]则提出了加多项余弦窗插值法分析电网谐波，可
对电力系统谐波进行分析是研究电能质量的重以显著提高分析精度和减少计算量。
要任务之一。长期以来，傅里叶变换（FFT）一直但FFT及其改进算法始终不能给出时间局部信
被视为电力系统谐波分析的主要工具。然而，由于息，只适用于分析稳态谐波信号。小波变换（DWT）
FFT自身存在栅栏效应和频谱泄漏，造成分析得到作为一种新的分析工具，具备可变的时-频窗口和良
的频率、相位和幅值等信息误差较大，无法满足实好的频域带通特性，对瞬态信号比较敏感，特别适
际要求。利用