电力系统谐波检测和去噪方法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

通常我们使用的交流电频率为50Hz，为基波（一次正弦波），但由于电力系统中存在某些设备，如电子设备或冲击性负载等，会产生一次以上三次、五次甚至更高次畸变的波形，称为谐波。这些存在于电网中的谐波电压和电流，会对电力系统中的其它设备造成不良影响，甚至破坏设备。 例如谐波会使公用电网中的电力设备产生附加损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。此外谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏，同时会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，检测，研究和清除供配电系统中的高次谐波噪声，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。

目前国内外总共有8种谐波检测方法，均有各自的优缺点。基于模拟滤波器的谐波测量方法是最早所采用的测量方式，这种方法电路简单，容易控制，造价低，但是误差大，对参数敏感，因此这种方法已经不再使用了。第二种是基于瞬时无功功率的谐波检测，此方法是基于三相三线制电路实现的，因此在电网电压对称无畸变时，测量简单。第三种是基于傅里叶变换的谐波测量，这种方法应用最多。第四种是基于小波变换的谐波测量，小波变换是针对傅立叶分析方法在分析非稳态信号方面的局限性形成和发展起来的一种十分有效的时频分析工具，但小波变换缺乏系统规范的最佳小波基的选取方法以及构造频域，即缺乏分频严格、能量集中的小波函数以改善检测准确度。第五种是基于神经网络的谐波测量，根据谐波的非线性特性，将神经网络应用于谐波测量会有很好的应用前景。近年来，国内外应用神经网络进行谐波测量主要研究有以下3个方面：谐波源的辨识；电力系统谐波预测；谐波测量。第六种是基于Pisarenko法和Music法的谐波测量，pisarenko和Music谐波测量法所用到的采样周期较少，可在噪声背景中提取谐波信号，但是需要用到大量的数学知识，且只能判断谐波频率。第七种是于虚拟磁势法的谐波测量，这是近两年提出的最新的一种谐波测量方法，虚拟磁势法将三相问题转化为单相问题，简化了计算量，且计算准确度高。第八种是基于Kalman滤波、遗传算法、模拟退火算法的谐波测量，3种方法均有较强的抗噪声能力，但多数用于电力系统谐波的预测估计以及谐波潮流的波动传播估计中，难以实时、准确地检测谐波。

然而在实际应用中，电力系统谐波中都带有噪声，因此要对谐波进行去噪声处理。目前国内外对于去噪声处理已经有很多成熟的方案和技术，Wintkin提出通过小波变换后的信号，其不同尺度信号空间相关性是随着信号而改变的，根据这种方法进行相关性去噪；Donoho提出小波阈值去噪声，这种方法计算量小，实现简单，应用较广泛。小波阈值去噪的关键是阈值函数和阈值的选择，针对这个问题许多学者展开讨论和研究。

2. 研究的基本内容与方案

研究基本内容和目标:

基于快速傅里叶变换和小波变换的电力系统谐波检测，并分析两种检测方法的优缺点，然后通过小波阈值进行去噪声。具体包括：

1.分析电力系统谐波的危害，以及国内外研究现状；

谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。

3. 研究计划与安排

第1-2周查阅、收集相关资料

第3周仔细阅读相关资料，进行整理

第4-5周确定实现方案，完成开题报告

第5-6周学习matlab电力系统工具箱

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱文文.电力系统谐波检测与去噪声方法研究(d).南京邮电大学.2013

[2] 徐政.电力系统谐波—基本原理,分析方法和滤波器设计[m].机械工业出版社.2011

[3] 帅定新,谢运祥,王晓刚.电网谐波电流检测方法综述[j].电气传动.2008.38（8）：17-23

[4] 栗时平，郑小平，金维宇.电力系统谐波检测方法及其实现技术的发展[j]，电气开关，2004，42（1）：33-38.