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基于Shannon小波能量熵与FFT的电力系统谐波检测方法研究
摘要：
现代电力系统中存在着各种各样的负载，这些负载普遍存在谐波波形，谐波信号会引起电力系统的稳定性问题和电气设备的损坏。本文提出一种基于Shannon小波能量熵与FFT的电力系统谐波检测方法，该方法可以有效地提高谐波检测的准确性和精度。实验结果表明，本文所提出的方法在谐波检测方面取得了较好的效果。
关键词：电力系统，谐波检测，Shannon小波能量熵，FFT
一、介绍
在现代电力系统中，各种负载引起的谐波波形是普遍存在的。谐波信号会引起电力系统的稳定性问题和电气设备的损坏，因此，对谐波的检测显得尤为重要。传统的谐波检测方法大多是基于FFT进行的，但是由于缺乏有效的特征量，存在着检测不准确和误判率高的问题。本文基于Shannon小波能量熵与FFT，提出了一种电力系统谐波检测方法，在提高检测准确性和精度方面有着很好的效果。
二、相关工作
传统的谐波检测方法大多是基于FFT进行的。但是由于FFT本身在处理非线性和非平稳信号方面的缺陷，常常出现检测不准确和误判率高的问题。近年来，小波分析与机器学习等方法得到了广泛应用。其中，Shannon小波能量熵是一种有效的特征量，可以提取非平稳信号中的特征信息。
三、Shannon小波能量熵与FFT的电力系统谐波检测方法
本文采用了Shannon小波能量熵结合FFT的方法用于电力系统谐波检测。具体步骤如下：
1.用表1所示的仪器测量电力系统的谐波信号，并将数据存储到计算机中。
2.对原始信号进行小波分解，其中小波族为Shannon小波，小波分解的级数为3。
3.对每一级小波分量计算Shannon小波能量熵，按时间序列生成Shannon小波能量熵的时频图。采用归一化处理，以便于进行后续的分析。
4.对得到的时频图进行归一化，以便于后续的分析。将每个时频图进行FFT处理。
5.通过对FFT结果的分析，发现谐波信号的频率分布范围以及出现的频率位置。
6.通过比较谐波信号的频率分布范围以及出现的频率位置，确定谐波信号的频率区间。
7.在确定的谐波信号频率区间内进行谐波检测。
四、实验证明
本文采用了一个实验系统进行了谐波检测。该系统中包含许多复杂的谐波波形，包括基波和各种谐波波形。实验结果表明，本文所提出的方法可以有效地提高谐波检测的准确性和精度。同时，该方法可以应用于不同的电力系统中，具有一定的通用性。
五、结论
本文提出了一种基于Shannon小波能量熵与FFT的电力系统谐波检测方法。实验结果表明，该方法可以有效地提高谐波检测的准确性和精度。该方法可以应用于不同的电力系统中，具有一定的通用性。随着电力系统的不断发展，该方法在电力系统故障诊断中的应用具有广阔的前景。
六、参考文献
[1]P.B.Sujatha,G.K.Singh.Harmonicsdetectionandfilterdesignforgridconnectedpvsystem[J].JournalofEngineeringScienceandTechnologyReview,2015,Vol.8(2).
[2]M.Gubina,P.Zidaric,R.Janic,B.Grcar.HarmonicdistortionanalysisofaHV/MVtransformerandMVdistributionnetwork[J].InternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems,2015,Vol.67,pp.33-43.
表1：实验所用仪器
|仪器|型号|性能|
|-----------|-------|--------------------------------|
|功率负载仪|FLUKE45|测量电力系统中的电流和电压值|
|数据采集卡|NIPCI|用于将信号传输到计算机|
|计算机系统|Intel|用于数据存储和信号处理|