基于Daubechies小波的多分辨分解在电压闪变信号分析中的应用.doc

基于Daubechies小波的多分辨分解在电压闪变信号分析中的应用
刘会金，吴玉蓉，熊玲玲
（武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072）
摘要：
电压闪变是低频时变的非平稳信号，传统的傅里叶变换在分析非平稳信号方面存在很大的局限性，而小波变换具有时频局域化性质，是分析这类信号的有力工具。提出了利用小波多分辨分析提取电压闪变信号的方法,并根据小波函数的特点和分析的目的，选用不同N值(消失矩阶数)的Daubechies小波对闪变信号进行特征提取、定位及去噪处理。根据调幅波的时频信息，获得闪变信号的频率和幅值；通过检测小波变换模极大值，实现了对电压闪变发生、恢复时间的精确定位；并采用软阈值方法消去电压闪变信号中的噪声。仿真结果表明，不同N值的Daubechies小波和多分辨分析的结合在信号分析中可以取得良好的效果。
关键词：
电压闪变；Daubechies小波；多分辨分析；去噪

ApplicationofwaveletmultiresolutiondecompositionusingDaubechiesinvoltageflickeranalysis
LIUHuijin，WUYurong，XIONGLingling
（SchoolofElectricalEngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China）
Abstract:Voltageflickerisalowfrequencyandtimevaryingnonstationarysignal.TraditionalFouriertransformhaslargelimitationwhenitanalyzesnonstationarysignal.However,wavelettransformhasoutstandingtimefrequencylocalizationcharacteristics.Consequently,itisapowerfultooltoanalyzesuchsignal.Thepaperproposesamethodwhichuseswaveletmultiresolutionanalysistoextractcharacteristicsofvoltageflicker.Furthermore,differentN(numberofvanishingmoments)ofDaubechieswaveletbasisareselectedtoextractthecharacteristics,localizethetime,anddenoisingaccordingtothepropertyofwaveletfunctionandtheanalyzingobject.Thesignalfrequencyandamplitudecanbeachievedusingthetimefrequencyinformationandwavelettransformmodulusmaximaaredetectedtolocalizethestarttimeandendtimeofvoltageflickeranddenoisingbysoftthresholdrespectively.Thesimulationsshowthatthemethodscangetbetterresults.
Keywords:voltageflicker;Daubechieswavelet;multiresolutionanalysis;denoising
0引言电压闪变是指频率在0.5～30Hz时包络线内电压的有规则变动或者幅值通常不超出0.9p.u.至1.1p.u.的一系列电压随机变化。其闪变敏感的频率范围集中在6～12Hz，其中正弦调幅波在8.8Hz的照度波动最为敏感。电压闪变为调幅波，为低频时变的非平稳扰动信号，电压闪变的特征量主要通过闪变波动的幅值、频率以及闪变发生和结束的时间来表现。由于傅里叶变换只揭示了时间函数与频谱函数之间的内在联系，所提取的信号频谱反映的是信号在整个时间范围内的全部频谱成分，而不能体现信号的突发性的局部化特征。因此，傅里叶变换没有时间定位或时间局域化的能力,不能用来分析电压闪变信号。本文采用小波多分辨分析提取电压闪变的特征量，即闪变的频率、幅值以及闪变发生和结束的时间。根据解调信号的时频特性以及小波函数本身的特点，选用不同N值的Daubechies小波对闪变信号进行多分辨分解，以得到相关频带上的小波系数。利用小波逆变换重构提取信号的频率和幅值。并根据小波变换系数的模极大值特性准确地检测出闪变发生和结束的时间。本文还对闪变信号的去噪方法进行了阐述。仿真研究验证了本方法的可行性。
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