电能质量分析与参数估计的研究方法现状探讨

李芳芳（河北省电子信息产品监督检验院，河北石家庄，050071）



电能质量分析与参数估计的研究方法现状探讨

李芳芳
（河北省电子信息产品监督检验院，河北石家庄，050071）

摘要：当前全球对高质量电能的需要越来越迫切，为此各个国家必须针对电能质量展开全面分析，并研究得到合适方法解决该问题。本文首先将介绍电能信号特征提取方式，其中主要包括小波变化与S变换。其后再针对上述提出的两种方式，进一步分析电能质量扰动参数。望本文研究的内容能够帮助相关学者加强对电能质量分析以及参数估计方面的研究，保证电能处于高质量状态。

关键词：电能质量分析；参数估计；研究方式

0 引言

当前全球化都属于信息时代，与电能质量相关的问题也越来越多。这些问题不仅仅包括传统稳态电能质量问题，同时也存在大量可靠性问题。当前许多波动性、冲击性与非线性负荷正在逐渐上涨，使电能质量问题逐渐恶化；同时现代使用的控制、管理与测量系统都需要电力供应有更强的可靠性以及灵活性等。从电力市场条件的角度来说，电能质量的好坏将直接作用到用电、供电以及发现等三个不同方面。所以为进一步保证电力系统经济性、可靠性以及安全性，必须开展电能质量的完善工作。

1 电能信号特征提取方法

特征量最根本的作用即为对电能信号做进一步描述，同时各种特征提取方式也有着其本身独具的特征，进而使最后提取得到的特征量也存在区别。

1.1 小波变换

这里提出的小波变换属于一种多尺度分析方式，其不单能够表现出整个信号转变的过程，同时还能够突出重要的局部特征，所以更适合使用在对不稳定信号以及突变信号的分析过程中。根据该方式提取得到的信号特征普遍都在小波分解系数以及尺度分解系数内。尺度分解系数进一步表现出信号波形对应的特征，而小波分解系数则更多的表现出局部细节。

根据小波变换发现信号奇异点的根本原理为：在平滑函数内选择一个一阶导数，将该倒数作为小波基，那么小波分解系数对应的规模极大值必然也直接等于信号突变点。上述内容则是通过小波变换展开电能质量扰动检测与定位的根本方式。

1.2 S变换

S变换属于一种可逆的局部时频分析方式，使用的根本原理则是建立在傅里叶变换以及连续小波变化的基础上。S变换之中存在的高斯窗口将以频率变化的幅度随之展开变化，因此相较于其他方法来说，频率分辨率更高。在大多数环境下，可以通过独立分析信号频率分量复制转变规律的方式，来达到研究目的。S变换普遍能够对电压中断、下跌以及上升展开具体研究。根据S变换完成以后的结构普遍为一种2维矩阵，而其中也具备有对应信号特征。其中矩阵内元素应该直接与赋值相对应，行与频率值相对应，列则是与时间采点相对应。

1.3 Hilbert-Huang transform变换——HHT变换

HHT变换可以理解为是一种运用与非平衡信号分析中的时频措施，其构成主要包括经验模态分解方法EMD及Hilbert变换两大部分。在实际运作过程中，促使信号通过EMD处理行为获取一个具备局限性数量的固有模态函数IMF，随后针对该函数进行HT，进而在精准及定量的刻画行为下获取瞬时幅值及频率，从而获取信号突变时间、多样化频率分量以及幅值的程度，通过上述行为对电压上升、下降、谐波、波动以及间谐波等内容进行分析。正常情况下，HHT变化可以针对性是吸纳分辨率分析措施，能够避免小波变换过程中出现的小波基选择障碍，根据信号自身的尺度及相关特征实现信号分解措施，整体展现出优质化局部适应能力。通过针对性的分析行为了解到，这种局部的适应能力主要源于IMF，而该内容主要产生于信号极值处理行为，一般在多次重复性行为中才能产生。

1.4 dq变换及Prong分析法

dq变换应用过程中的主要原理在于针对abc三相电压实现转换，并安置在dq左边之下，从而获取dq轴电压。其中特征量的数值由dq轴电压实际平方和得来：当没有扰动出现的额时候，特征量始终处于恒定；当出现扰动之后，特征量也会随之出现波动，需要注意的是特征量及标准值间会产生一定差值，而该差值的绝对值必须大于门槛值。而dq变换的仿真结果显示：基于信号奇异点而言，特征量具备瞬时突变这一特性，并且信号奇异性所展现出的铭感度在S变换之上。相对上述三种变换方式而言，dq变换的运算量非常小，实际运用的可能性较大。但该方法仍存在缺点，dq变换的移相滞后环节在实现信号跟踪措施的过程中，无法实现实时动态跟踪，需要时间来反应。

从本质上而言，Prong分析法主要指运用系列性指数衰减出现的正弦波中线性组合，实现信号拟合行为，主要应用范围在于部分存在指数衰减特性的扰动现象，譬如振荡暂态。在获取正弦波参数之后，针对性获得信号不同频率间的相角信息及幅值变化。而该方法额缺点在于所使用的运算时间过长，实现的可能性不大，往往应用与离线分析行为。

2 电能质量扰动的参数估计

参数估计是当前针对电能质量扰动实现相应的定量分析的重要前提。目前我国现有的扰动阐述估计行为主要是国际标准指导行为下的稳态电能质量问题为主题，实际采用方式将快速傅里叶转换为重心。不过随着现代化信息时代中的电能质量方面的现状问题所接受的重视度不断增加，促使暂态扰动问题的评估行为被重视。笔者针对性总结上文中所阐述方式下产生的扰动参数估计进行分析。分析内容如下：第一小波变换，该方面实际运算量非常庞大，其主要采取小波变换措施后，在经由系统性的计算扰动信号之后获得相应的有效值，并基于这一有效值将扰动变换幅度计算出来。而db1小波现存的六尺度低频系统在信号基波幅值方面呈现正相关，从而分析出电压可出现的上升、中断及下降。上述系数中超出或趋向正常状态下的时间可以称作是扰动的起止世界，经由上述系数实际变化情况从中可以针对性了解到信号实际变化情况，db24小波介意对当前振荡暂态中的振荡幅度明确下来，最后经由附属小波可以清楚的了解电压上升、中断或下降等情况下的变化现状，实际精确程度相较于实数小波而言较高。第二S变换，针对仿真结果而言，S变换矩阵相较于额定频率实际对应行向量实际突变信号不具备显著性，所以无法明确的将扰动起止及基波幅值变化明确的变现出来，因此导致在对电压上升、中断 及下降等变化过程中的估计行为产生一定的差异性，不过该方式能够很好的对电压波动值进行针对性的反应，不同频率下的行向量所展现的平均值可以很好的将信号频谱结构表现出来，从而了解到谐波、振荡暂态下的频谱；第三HHT变换，与上述两种方式相似点在于其运算量同样庞大，其主要运用特征量IMF以及Hilbert转百年中存在瞬时频率及幅度从而了解到电压上升及下降过程中出现的起止时刻及变化情况、振荡暂态中蕴含的振荡频率、间谐波及谐波所展现的频率、幅值以及起止时刻等；第四dq变换，该变换方式具备运算量小、因延时现象导致实时性受到严重影响，其主要采取dq两相电量的实际平方和实现对电压上升、中断、下降、谐波起止时刻进行确定，并且能够针对性获取电压在上升、中断及下降过程中的实际变化幅度；运用dq两相电量比值间产生的反正切值，能够对相位跳变展现出的相角变化进行展现；第五Prong分析法，该方式往往用于振荡暂态、电压上升起止时刻、谐波或是电压下降等扰动情况。从上述分析内容可以了解到，不同方式所得到估计的范围存在差异性，小波变换、HHT变换及S变化方式都是属于非常全方位式的扰动参数估计方式。另外针对文章中所阐述的方式而言，若采取dq变换方式进行实际的参数估计，那么对于扰动起止时刻以及电压上升、中断及下降的变化中，所要实施的运算量较小。就目前分析而言，相较于其他笔者未分析的方式而言，小波变换、HHT变化以及S变换方式在谐波及震荡暂态估计层面的分析措施具备洋相的全面性。

3 结语

综上所述，为了进一步确保电力系统所具备的可靠性、经济性、安全性以及使用者的用电利益，实施针对性的电能质量完善及整修行为。从中得到高质量电能已经渐渐成为一种优质化发展趋势。不过在分析电能质量分析及检测的过程中进一步了解并掌握了如何整修或寻找电能质量问题，从中获取精准性的电能质量分析具体化方式，而fail行为具备极其重要的实际性含义。对于多样化的扰动参数估计方式而言，随着分类方式及其识别措施所具备的高精准性实现扰动方式的区别。充分性结合多种分类方式，同时结合不同方式中的实时性、精准性及简介性是未来电能质量扰动方式研究的重要方向。

参考文献

［1］岳蔚，刘沛.基于数学形态学消噪的电能质量扰动检测方法［J］.电力系统自动化， 2012 ，26（7）：13-17 .

［2］占勇，程浩忠，丁屹峰，等基于S变换的电能质量扰动支持向量机分类识别［J］.中国电机工程学报，2015，25（4）：51-56 .

［3］耿云玲，王群，何怡刚.基于复数小波相位信息的电能质量扰动的检测、定位与分类［J］.电工技术学报，2014，21（8）：112-116 .

［4］李庚银，罗艳，周明，王宇宾.基于数学形态学和网格分形的电能质量扰动检测及定位［J］.中国电机工程学报.2015，20（03）：156-161.

Study on current situation of the analysis of electrical energy quality a nd research methods of parameter estimation

Li Fangfang
（Electronic Information Products Supervision & Inspection Institute of Hebei Province，Hebei Shijiazhuang，050071）

Abstract：Presently，the need for electrical energy with high quality has become more and more urgent in th e world，so all the countries must analyze the quality of electrical energy comprehensively and find appropr iate methods to solve this problem.At first， this paper will introduce extraction methods of electricity si gnal features，mainly including wavelet change and s transform.And then it will further analyze disturbance parameters of electrical energy quality based on the above two mentioned ways. This research contents are h oped to help relevant scholars to strengthen the analysis of electrical energy quality and studies on param eter estimation，so the electrical energy can be ensured to at a high-quality level.

Keywords：analysis of electrical energy quality； parameter estimation；research methods