電能質量分析與參數估計的研究方法現狀探討

李芳芳（河北省電子信息產品監督檢驗院，河北石家莊，050071）

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電能質量分析與參數估計的研究方法現狀探討

李芳芳
（河北省電子信息產品監督檢驗院，河北石家莊，050071）

摘要：當前全球對高質量電能的需要越來越迫切，為此各個國家必須針對電能質量展開全面分析，并研究得到合適方法解決該問題。本文首先將介紹電能信號特征提取方式，其中主要包括小波變化與S變換。其后再針對上述提出的兩種方式，進一步分析電能質量擾動參數。望本文研究的內容能夠幫助相關學者加強對電能質量分析以及參數估計方面的研究，保證電能處于高質量狀態。

關鍵詞：電能質量分析；參數估計；研究方式

0 引言

當前全球化都屬于信息時代，與電能質量相關的問題也越來越多。這些問題不僅僅包括傳統穩態電能質量問題，同時也存在大量可靠性問題。當前許多波動性、沖擊性與非線性負荷正在逐漸上漲，使電能質量問題逐漸惡化；同時現代使用的控制、管理與測量系統都需要電力供應有更強的可靠性以及靈活性等。從電力市場條件的角度來說，電能質量的好壞將直接作用到用電、供電以及發現等三個不同方面。所以為進一步保證電力系統經濟性、可靠性以及安全性，必須開展電能質量的完善工作。

1 電能信號特征提取方法

特征量最根本的作用即為對電能信號做進一步描述，同時各種特征提取方式也有著其本身獨具的特征，進而使最后提取得到的特征量也存在區別。

1.1 小波變換

這里提出的小波變換屬于一種多尺度分析方式，其不單能夠表現出整個信號轉變的過程，同時還能夠突出重要的局部特征，所以更適合使用在對不穩定信號以及突變信號的分析過程中。根據該方式提取得到的信號特征普遍都在小波分解系數以及尺度分解系數內。尺度分解系數進一步表現出信號波形對應的特征，而小波分解系數則更多的表現出局部細節。

根據小波變換發現信號奇異點的根本原理為：在平滑函數內選擇一個一階導數，將該倒數作為小波基，那么小波分解系數對應的規模極大值必然也直接等于信號突變點。上述內容則是通過小波變換展開電能質量擾動檢測與定位的根本方式。

1.2 S變換

S變換屬于一種可逆的局部時頻分析方式，使用的根本原理則是建立在傅里葉變換以及連續小波變化的基礎上。S變換之中存在的高斯窗口將以頻率變化的幅度隨之展開變化，因此相較于其他方法來說，頻率分辨率更高。在大多數環境下，可以通過獨立分析信號頻率分量復制轉變規律的方式，來達到研究目的。S變換普遍能夠對電壓中斷、下跌以及上升展開具體研究。根據S變換完成以后的結構普遍為一種2維矩陣，而其中也具備有對應信號特征。其中矩陣內元素應該直接與賦值相對應，行與頻率值相對應，列則是與時間采點相對應。

1.3 Hilbert-Huang transform變換——HHT變換

HHT變換可以理解為是一種運用與非平衡信號分析中的時頻措施，其構成主要包括經驗模態分解方法EMD及Hilbert變換兩大部分。在實際運作過程中，促使信號通過EMD處理行為獲取一個具備局限性數量的固有模態函數IMF，隨后針對該函數進行HT，進而在精準及定量的刻畫行為下獲取瞬時幅值及頻率，從而獲取信號突變時間、多樣化頻率分量以及幅值的程度，通過上述行為對電壓上升、下降、諧波、波動以及間諧波等內容進行分析。正常情況下，HHT變化可以針對性是吸納分辨率分析措施，能夠避免小波變換過程中出現的小波基選擇障礙，根據信號自身的尺度及相關特征實現信號分解措施，整體展現出優質化局部適應能力。通過針對性的分析行為了解到，這種局部的適應能力主要源于IMF，而該內容主要產生于信號極值處理行為，一般在多次重復性行為中才能產生。

1.4 dq變換及Prong分析法

dq變換應用過程中的主要原理在于針對abc三相電壓實現轉換，并安置在dq左邊之下，從而獲取dq軸電壓。其中特征量的數值由dq軸電壓實際平方和得來：當沒有擾動出現的額時候，特征量始終處于恒定；當出現擾動之后，特征量也會隨之出現波動，需要注意的是特征量及標準值間會產生一定差值，而該差值的絕對值必須大于門檻值。而dq變換的仿真結果顯示：基于信號奇異點而言，特征量具備瞬時突變這一特性，并且信號奇異性所展現出的銘感度在S變換之上。相對上述三種變換方式而言，dq變換的運算量非常小，實際運用的可能性較大。但該方法仍存在缺點，dq變換的移相滯后環節在實現信號跟蹤措施的過程中，無法實現實時動態跟蹤，需要時間來反應。

從本質上而言，Prong分析法主要指運用系列性指數衰減出現的正弦波中線性組合，實現信號擬合行為，主要應用范圍在于部分存在指數衰減特性的擾動現象，譬如振蕩暫態。在獲取正弦波參數之后，針對性獲得信號不同頻率間的相角信息及幅值變化。而該方法額缺點在于所使用的運算時間過長，實現的可能性不大，往往應用與離線分析行為。

2 電能質量擾動的參數估計

參數估計是當前針對電能質量擾動實現相應的定量分析的重要前提。目前我國現有的擾動闡述估計行為主要是國際標準指導行為下的穩態電能質量問題為主題，實際采用方式將快速傅里葉轉換為重心。不過隨著現代化信息時代中的電能質量方面的現狀問題所接受的重視度不斷增加，促使暫態擾動問題的評估行為被重視。筆者針對性總結上文中所闡述方式下產生的擾動參數估計進行分析。分析內容如下：第一小波變換，該方面實際運算量非常龐大，其主要采取小波變換措施后，在經由系統性的計算擾動信號之后獲得相應的有效值，并基于這一有效值將擾動變換幅度計算出來。而db1小波現存的六尺度低頻系統在信號基波幅值方面呈現正相關，從而分析出電壓可出現的上升、中斷及下降。上述系數中超出或趨向正常狀態下的時間可以稱作是擾動的起止世界，經由上述系數實際變化情況從中可以針對性了解到信號實際變化情況，db24小波介意對當前振蕩暫態中的振蕩幅度明確下來，最后經由附屬小波可以清楚的了解電壓上升、中斷或下降等情況下的變化現狀，實際精確程度相較于實數小波而言較高。第二S變換，針對仿真結果而言，S變換矩陣相較于額定頻率實際對應行向量實際突變信號不具備顯著性，所以無法明確的將擾動起止及基波幅值變化明確的變現出來，因此導致在對電壓上升、中斷 及下降等變化過程中的估計行為產生一定的差異性，不過該方式能夠很好的對電壓波動值進行針對性的反應，不同頻率下的行向量所展現的平均值可以很好的將信號頻譜結構表現出來，從而了解到諧波、振蕩暫態下的頻譜；第三HHT變換，與上述兩種方式相似點在于其運算量同樣龐大，其主要運用特征量IMF以及Hilbert轉百年中存在瞬時頻率及幅度從而了解到電壓上升及下降過程中出現的起止時刻及變化情況、振蕩暫態中蘊含的振蕩頻率、間諧波及諧波所展現的頻率、幅值以及起止時刻等；第四dq變換，該變換方式具備運算量小、因延時現象導致實時性受到嚴重影響，其主要采取dq兩相電量的實際平方和實現對電壓上升、中斷、下降、諧波起止時刻進行確定，并且能夠針對性獲取電壓在上升、中斷及下降過程中的實際變化幅度；運用dq兩相電量比值間產生的反正切值，能夠對相位跳變展現出的相角變化進行展現；第五Prong分析法，該方式往往用于振蕩暫態、電壓上升起止時刻、諧波或是電壓下降等擾動情況。從上述分析內容可以了解到，不同方式所得到估計的范圍存在差異性，小波變換、HHT變換及S變化方式都是屬于非常全方位式的擾動參數估計方式。另外針對文章中所闡述的方式而言，若采取dq變換方式進行實際的參數估計，那么對于擾動起止時刻以及電壓上升、中斷及下降的變化中，所要實施的運算量較小。就目前分析而言，相較于其他筆者未分析的方式而言，小波變換、HHT變化以及S變換方式在諧波及震蕩暫態估計層面的分析措施具備洋相的全面性。

3 結語

綜上所述，為了進一步確保電力系統所具備的可靠性、經濟性、安全性以及使用者的用電利益，實施針對性的電能質量完善及整修行為。從中得到高質量電能已經漸漸成為一種優質化發展趨勢。不過在分析電能質量分析及檢測的過程中進一步了解并掌握了如何整修或尋找電能質量問題，從中獲取精準性的電能質量分析具體化方式，而fail行為具備極其重要的實際性含義。對于多樣化的擾動參數估計方式而言，隨著分類方式及其識別措施所具備的高精準性實現擾動方式的區別。充分性結合多種分類方式，同時結合不同方式中的實時性、精準性及簡介性是未來電能質量擾動方式研究的重要方向。

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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