基于VMD-SWT联合算法的谐波间谐波检测.docx

基于VMD-SWT联合算法的谐波间谐波检测
基于VMD-SWT联合算法的谐波间谐波检测
摘要：谐波是电力系统中常见的一种电能质量问题，对系统的稳定性和性能产生不良影响。因此，准确快速地检测与定位谐波成为电力系统运行中的重要任务。本文提出了一种基于VMD（VariationalModeDecomposition）和SWT（StationaryWaveletTransform）联合算法的谐波间谐波检测方法。该方法通过对电力信号的分解与重构，有效地提取了谐波信号，并且利用小波分析方法进行谐波间谐波的检测，从而实现了对谐波的准确检测与定位。实验结果表明，该方法在谐波检测方面具有较高的准确性和高效性。
关键词：谐波检测、VMD、SWT、小波分析、电力系统
引言
电力系统是现代社会运行的重要基础设施，而谐波是电力系统中常见的一种电能质量问题。谐波的产生主要是由于非线性负载、变电设备和污染设备等引起的。谐波不仅会引起电压和电流的失真，而且还可能导致设备的过热、振动和损坏，给电力系统的稳定性和性能带来不良影响。因此，准确快速地检测与定位谐波成为电力系统运行中的重要任务。
目前，谐波检测的主要方法有时域法、频域法和小波分析法等。时域法主要利用傅里叶级数展开和傅里叶变换进行分析，但是由于傅里叶变换具有频率分辨率较低的缺点，导致其在谐波检测中的精确度不高。频域法主要利用快速傅里叶变换（FFT）对信号进行频谱分析，从而检测谐波的频率和振幅。虽然频域法在谐波检测方面较为精确，但是它对信号的长度有较高的要求，而且对噪声敏感。小波分析法是一种时频分析方法，可以同时提供时间和频率信息，因此在谐波检测中具有很好的优势。但是传统的小波分析方法在处理非平稳信号的时候存在着尺度和时间分辨率的取舍问题，导致谐波检测的精确度有限。
为了克服上述方法的不足，本文提出了一种基于VMD和SWT联合算法的谐波间谐波检测方法。该方法首先利用VMD对电力信号进行分解，提取谐波信号，然后利用SWT进行谐波间谐波的检测。VMD是一种能够将信号分解成多个谱带的自适应信号分解方法，可以很好地提取出信号中的谐波成分。而SWT是一种小波分析方法，在提供时间与频率信息的同时，具有较好的时间分辨率和频率分辨率，因此可以有效地检测谐波间谐波。
具体方法
VMD-SWT联合算法的步骤如下：
1.读取电力信号，并对其进行预处理，去除噪音和直流分量；
2.利用VMD对预处理后的电力信号进行分解，得到多个谱带；
3.对每个谱带进行SWT分析，得到时间频域信息；
4.利用阈值法判断谱带中是否存在谐波间谐波，将结果保存至矩阵中；
5.对矩阵进行处理，提取出所有存在谐波间谐波的频率、振幅和相位信息；
6.根据谐波间谐波的特征进行定位和分类；
7.输出最终的谐波定位结果。
实验结果与分析
本文以一实际电力系统的电流信号为例进行了实验，比较了本文提出的VMD-SWT联合算法与传统的小波分析方法的检测效果。实验结果表明，在谐波信号较强的情况下，VMD-SWT联合算法能够更准确地检测到谐波间谐波，并且能够提供谐波的频率、振幅和相位信息，实现对谐波的准确定位和分类。此外，该方法具有较高的计算效率，能够实时处理大量的电力信号数据。
结论
本文提出了一种基于VMD和SWT联合算法的谐波间谐波检测方法，通过对电力信号的分解与重构，有效地提取了谐波信号，并且利用小波分析方法进行谐波间谐波的检测，从而实现了对谐波的准确检测与定位。实验结果表明，该方法在谐波检测方面具有较高的准确性和高效性。在未来的研究中，我们将进一步优化该方法，提高其在复杂电力系统中的应用性能。
参考文献：
[1]苏乐乐,韩建中,杨翠翠,etal.基于谐波分解时频特征的谐波中回波检测方法[J].电力系统自动化,2019,43(19):161-167.
[2]林自杰,李艳伟,张琛,等.基于衰减小波包变换的电涌波形测量及分析方法[J].电测与仪表,2019,56(16):39-45.
[3]余强,邹晓昌,赵雨,等.基于谐波分析的电力系统失真电流检测方法[J].电力系统保护与控制,2019,47(15):60-65.