采用小波包分析和拟同步检波的电压闪变信号检测新方法

2013-01-16 09:27:09来源: 21IC
0 引言
    电压闪变是衡量电能质量的一个重要方面[1]。随着国民经济的不断发展,电力系统负荷快速增长,其中冲击性负荷(诸如电弧炉、轧机、电焊机以及电力机车等)的广泛使用,使得某些供电系统的电压波动达到了不能容忍的程度。
    目前,国内外采用的电压闪变测试方法主要有三种:半波有效值法、平方解调法和全波整流法[2]。但就实际电路而言,使用半波有效值法,即要将均方根值的计算时间准确地整定在半个工频周期上,实现起来相当困难;平方解调法和全波整流法检出的信号幅值与调制频率无关,因而必将引入检测误差,检测误差大小随调制频率增高而增大。另外,这三种测试方法都不适用于时变的电压闪变信号的检测与时频分析。本文提出了采用小波包分析和拟同步检波的电压闪变信号检测新方法。拟同步检波指的是用软件来模拟传统方法中的硬件电压同步跟踪设备,在这里使用两点法来确定采样信号的初相角,从而产生与采样信号同步的工频信号。小波包分析能够为信号提供一种更精细的分析方法,它将频带进行多层次划分,对多分辨分析没有细分的高频部分进一步分解,并能够根据被分析信号的特征,自适应地选择频带,使之与信号频谱相匹配[3]。本文采用小波包子带滤波器代替传统同步检波器中的低通滤波器,既可以检测出电压闪变的包络信号,又可以检测出电压闪变的高频细节,从而检测出电压闪变信号的突变时间。

1 正交小波包变换原理
1.1 小波包定义


1.2  L2(IR) 的正交分解


频带被分割成2k个子频带。
1.3 小波包的分解算法及重构算法
 
由式(3)的分解算法为:
  
    小波包分解过程如图1所示。其实际过程是通过一组低、高通组合的共轭正交滤波器 H、G不断将信号分割到不同的频带上。滤波器组每作用一次,信号长度减少一半。同样,由重构,其算法为:
   


2 电压闪变信号检测与时频分析新方法
2.1 电压闪变的数学模型
电压闪变是由电网电压的幅度起伏变化所引起的,所以电压波动与闪变信号用调幅电压表示[4]:
 
式中,ω为工频角频率;U为电网电压额定值;M为调频的幅度;其值一般为1%,最高可达10%;A(t)为包络信号,a(t)为调制信号。a(t)使用模拟电弧炉的调制信号:

式中,Ω为调制信号的基波角频率,m为谐波次数。

[1] [2] [3]

关键字:小波包分析  拟同步检波  闪变信号检测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0116/article_6679.html
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