电力系统暂态信号的小波分析方法及其应用(一)小波变换在电力系统暂态信号分析中的应用综述

暂态信号分析是电力系统故障诊断和暂态保护的基础和依据，小波变换为暂态信号分析提供了强有力的数学工具。本文对国内外小波变换在电力系统暂态信号分析的应用研究内容及现状进行了综述，展示了一些新思路，指出了存在的问题和进一步研究的方向。     

电力系统暂态信号分析中小波基的选择原则

讨论了电力系统中常见的暂态信号分析应用，如电力暂态信号检测、去噪与数据压缩以及暂态信号定位等，对这些应用中小波基的选择原则进行了系统的分析研究。研究结果表明，具有高阶奇异性的电力暂态信号必须选择具有相当消失矩的小波基；低频载波中检测弱暂态，应尽量选择中心频率较高的小波基；窄带干扰中提取暂态信号，应选择过渡带窄工具有良好分频能力的高阶小波；去噪、滤波和数据压缩方面，B系列小波具有更好的噪声抑制能力；电力系统故障暂态信号与峰值突变更接近，因此，在暂态信号定位时，一般应选择对称小波对故障暂态信号定位。应用中除选择恰当的小波基外，应根据被分析信号选择合适的分析尺度。     

基于小波分析的电力系统电磁暂态信号压缩

根据电力系统电磁暂态信号的特点和小波分析的多尺度分辨分析能力 ,提出了基于小波分析的电力系统电磁暂态信号压缩方法。为了便于讨论压缩比RC、赋范均方误差FC 与压缩级数J的关系 ,本文绘出了RFJ曲线 ,并据此比较了几种小波基对暂态信号压缩的影响 ,说明bior3小波是一种比较理想的小波基。     

基于小波分析的电力系统电磁暂态信号压缩

根据电力系统电磁暂态信号的特点和小波分析的多尺度分辨分析能力,提出了基于小波分析的电力系统电磁暂态信号压缩方法。为了便于讨论压缩比Rc、赋范均方误差Fc与压缩级数J的关系,本文绘出了RFJ曲线,并据此比较了几种小波基对暂态信号压缩的影响,说明bior3小波是一种比较理想的小波基。     

电力系统暂态保护中小波基的选择与应用

电力暂态信号的识别、处理和利用是新一代继电保护,（暂态保护）技术发展的基础。小波变换在时域和频域内均有局部化能力,是电力暂态信号分析的强有力工具。文中研究和描述小波分析理论,探讨了小波基的特性,为电力系统常见暂态信号分析的小波基选择提供了依据。利用Matlab对一条500kV输电线路进行发生单相接地时故障定位仿真以及重合闸误动仿真,并利用小波分析中的模极大值和多尺度方法分析了仿真结果,结果证明了该选择的正确性。     

电力系统暂态保护中小波基选择浅析

电力暂态信号的识别、处理和利用是新一代继电保护——暂态保护技术发展的基础。传统基于傅立叶变换的方法在处理非平稳信号时有着局限性,小波变换在时域和频域内均有局部化能力,是电力暂态信号分析的强有力工具。本文研究和描述小波分析理论,探讨了小波基的特性,为电力系统常见暂态信号分析的小波基选择提供了依据。     

暂态信号分析中小波基的选择与应用

暂态信号的识别、处理和利用是新一代继电保护(暂态保护技术)发展的基础。处理非平稳信号时,小波变换在时域和频域内均有局部化能力。研究和描述小波分析理论,探讨小波基的特性,为电力系统常见暂态信号分析的小波基选择提供了依据。利用Matlab对1条500 kV输电线路发生单相接地时进行故障定位仿真结果表明,选择Db4小波进行信号分析是准确的;建立单相接地短路、雷击输电线路2种暂态类型,得到多尺度能量统计能反映不同暂态的特性。     

基于虚拟仪器的电力暂态信号小波分析仪

电力设备出现绝缘老化、绝缘电阻降低、局部放电等异常现象会破坏电力系统原正常状态,出现暂态现象,产生暂态信号。因此,电力系统迫切需要用于暂态信号分析的装置,基于虚拟仪器设计了一套电力暂态小波分析仪。分析仪硬件由信号调理板、NIPCI-6143数据采集卡及计算机组成。软件主要完成对所采集的暂态信号的显示、小波变换、后处理及应用分析等功能。利用EMTDC(ElectromagneticTransientsincludingDC)仿真数据对系统软件的功能进行了演示,结果表明,设计的分析仪是可行的。     

电力暂态信号小波分析的后处理方法研究

由于电力系统暂态信号经小波变换后信息繁多,需要研究对小波分解的大量信息进行恰当后处理和自动特征提取的方法。文章从定量分析的角度介绍了小波分析后处理的概念,探讨了几种电力系统暂态信号小波变换后的特征提取方法,即后处理方法,包括模极大值与奇异性分析、能量分布分析、小波系数聚类分析、小波系数统计分析、小波熵分析,以及将其用于电力系统故障检测和分类的物理意义。对一种新型后处理方法小波奇异谱熵在频变系统中的应用进行了仿真分析,结果表明该后处理方法可应用于电力系统设备和线路的故障检测。     

采用遗传神经网络的电力系统暂态信号分析方法

为了提高对存在频率波动、含有衰减直流分量的电力系统暂态信号的分析精度,提出基于遗传算法和神经网络的电力系统暂态信号分析方法.该方法先采用数字微分结合遗传算法对电力系统暂态信号参数进行粗略估计,将估计值作为神经网络训练的初始值,基波频率作为待定的权值,同时估计信号频率和各次谐波的幅值,在学习算法中对各次谐波的权值采用对应...     

李氏指数及其在电力系统暂态信号分析中的仿真应用

在分析电力系统暂态故障信号的奇异性和小渡变换奇异性检测基本原理的基础上，得出电力系统暂态故障信号奇异性的特殊性．提出了利用小波变换进行故障暂态信号奇异性检测的方法，并描述了算法的基本思路以及李氏指数的计算步骤。对实际输电系统进行了仿真，通过对暂态故障信号的多尺度分析及各尺度上的信号重构．得出各尺度下的模极大值，从而计算出李氏指数并判断信号奇异性。     

基于小波变换的电力系统故障暂态信号分析

介绍了连续小波变换定义.小波变换具有良好的时频局部化特性,并可根据信号频率的变化自动调节时频窗口,因此小波变换十分适合电力系统故障产生的暂态信号的分析.电力系统故障暂态信号的小波变换模极大值标志着电力系统最重要的故障特征,可以作为继电保护和故障测距的依据     

基于多尺度能量统计和小波能量熵测度的电力暂态信号识别方法

电力暂态信号的检测与分类在电力系统暂态保护、电能质量分析等诸多领域得到广泛的应用,暂态信号的有效特征提取是信号分类识别的基础和前提条件。在介绍了电力系统暂态信号的多尺度表示及定义用于特征提取的2种小波分析处理方法(能量统计分析和小波能量熵分析方法)的基础上,建立了单相接地短路、开关操作、电容投切、一次电弧和雷击等5种暂态类型的EMTDC仿真模型,利用能量统计分析和小波能量熵分析方法给出了5种暂态信号在不同状态下随尺度的分布规律。仿真结果表明,部分暂态信号的多尺度能量统计特征和小波能量熵测度的分布表现出一定规律性,是一种有效的特征提取方法,具有一定的可聚类和信号识别能力。该方法为故障信号的分类提供了新的思路。     

基于希尔伯特变换的暂态信号正弦表示分析方法

为了分析电力系统暂态信号特性和计算暂态信号导数,依据采样信号拟合暂态信号函数表达式是一种可行方法,但现有的暂态信号拟合方法还存在拟合函数确定性和可导性方面的不足.针对这一问题,提出了一种基于希尔伯特变换的电力系统暂态信号正弦表示分析方法,采用暂态信号的正弦表示构成拟合基函数,利用希尔伯特变换以满足拟合函数的确定性.与现...     

电力系统暂态行波信号的奇异性检测分析

文章根据电力系统故障暂态行波信号的奇异性特点与小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化特性，选取了具有紧支集的B－样条小波对暂态行波信号作小波变换，相应提出了利用小波变换的极大模值来检测行波信号奇异性的方法。     

一种基于优化小波基的电力系统故障暂态数据压缩方法

在论述基于多分辨分析的小波基构造方法和小波分解理论的基础上，建立了基于离散小波变换的电力暂态信号数据压缩方法。针对电力故障信号为基波伴随短时暂态成分的特点，研究了基于信号离散小波逼近品质最优，即离散逼近时域二范数最大的小波基优化方法。对一实际500KV输电线路故障暂态的分析计算表明；基于优化小波基的离散小波变换对电力故障暂态数据具有较高的压缩比和较小的重构误差。     

基于小波能谱矩阵相似度的电力暂态信号识别

暂态保护技术正呈现加速发展态势,但如何正确识别各类故障和非故障暂态,是暂态保护实用化必须解决的一个最大难题.信号经过小波分析之后得到的小波能谱能很好的反映信号不同时间的能量分布.电力系统中,不同电力暂态信号其时频特性必然不同,其在多个尺度下的小波能谱的分布必然存在差异,因此,在构造小波能谱矩阵的基础上,借鉴数字图像处理中的相似度的思想,提出基于小波能谱矩阵相似度的分类方法.建立各种电力暂态的标准能谱矩阵,计算测试样本的能谱矩阵与各种标准能谱矩阵的相似度,按照相似度最大原则实现分类.对电力系统单相接地故障暂态、线路正常开关操作暂态、电容投切操作暂态和雷电扰动暂态的仿真分析表明,该方法对电力暂态的识别率高.     

快速小波熵输电系统暂态信号特征提取研究

利用Shannon小波能量熵算法能够提取电力系统暂态信号特征,但其特征提取精度、抗干扰能力以及运算速度均存在不足。针对上述不足,基于提升插值小波和Tsallis熵理论,提出一种快速小波能量熵算法,并应用于输电系统暂态信号特征提取。以三能级系统复杂度统计为例,分析不同非广延参数q条件下Tsallis熵的非广延统计特性以及与Shannon熵之间的联系。引入提升插值小波代替Mallat小波算法,结合Tsallis熵理论构造快速小波能量熵算法,对新算法复杂度进行理论分析。以输电线路两种暂态电压信号为研究对象,对新算法暂态特征提取效果和运算速度进行测试。理论分析和实验证明,与传统Shannon小波能量熵相比,新算法不但能保证输电系统暂态信号特征提取精度、抑制小波混叠及噪声干扰,而且缩短了运算时间。     

基于小波能谱的电力暂态信号分类识别方法

为区分故障性暂态信号与非故障性暂态信号,在研究电力系统各种暂态信号及其特点的基础上,建立了500kV输电线路EMTDC仿真模型,并产生了单相断路器操作、电容投切、接地短路、一次电弧故障、非故障性雷击和故障性雷击6种类型的暂态信号。利用多分辨分析的小波变换提取上述各暂态信号的频带能量特征和局部能量特征,总结得到了能量统计图。分析了各暂态信号的能量分布特点,并从保护的角度出发提出了暂态信号分类识别的判据。大量的仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。     

解析信号小波分析及其在电力系统中的应用

利用解析信号小波变换方法,将小波变换的时频局部性与信号的解析形式相结合,提取暂态信号的奇异点及各尺度分量的幅值包络、相位、瞬时频率等特征信息。通过理论推导和仿真分析,指出解析信号小波分析可以提取暂态信号更为丰富的特征信息,为电力系统故障诊断和继电保护提供新的方法。