基于小波变换的谐波检测技术

第２２卷第１期２０１０年２月

电力系统及其自动化学报

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ—ＥＰＳＡ

Ｖ０１．２２ＮＯ．１

Ｆｅｂ．２０１０基于小波变换的谐波检测技术

周龙华１’２，付青２，余世杰２，李湘峰２

（１．中山大学数学与计算机科学学院，广州５１０２７５；

２．中山大学物理科学与工程技术学院，广州５１０２７５）

摘要：与基于无功功率理论和ＦＦＴ算法等传统的谐波检测方法相比，基于小波变换的谐波检测方法在各方面都有一定的优势。结合国内外谐波检测技术的发展现状，分析基于Ｍａｌｌａｔ算法、小波包变换、连续小波变换和复小波变换的谐波检测方法在电能质量检测分析上的应用。然后比较这几种小波变换算法在谐波检测中的优点和缺点，得出各自的特点和应用场合。最后，指出存在的问题并总结归纳解决方法，并且对今后小波变换在电力系统中的应用和研究重点提出了一些看法。

关键词：谐波检测；小波变换；电能质量；电力系统

中图分类号：ＴＭ７１４文献标志码：Ａ文章编号：１００３－８９３０（２０１０）Ｏ卜００８０－０６

ＨａｒｍｏｎｉｃＤｅｔｅｃｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ

ＺＨＯＵＬｏｎｇ—ｈｕａｌ”，ＦＵＱｉｎ９２，ＹＵＳｈｉ－ｊｉｅ２，ＬＩＸｉａｎｇ—ｆｅｎ９２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｕｎＹａｔ—ｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔ—ｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａＩｈａｒｍｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｎｃｈａｓｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙａｎｄＦＦＴ，ｔｈｅ

ｈａｒｍｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｒｎｈｊｉａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔＯｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｈａｒｍｏｎｉｃｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｄｏｎＭａｌｌａｔａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓ—ｆｏｒｍｉｎｔｈｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｎｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔＯｇｅｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｙｏｃｃａｓｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｑｕｅｓｔｉｏｎｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔａｎｄｓｌｏｖｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｏｐｉｎｉｏｎｓａｂｏｕｔｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈａｒｍｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ；ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ

近年来，随着大量非线性负载的使用，导致电网谐波污染日益严重，电网的电能质量日益恶化，对电力系统谐波的处理技术要求也越来越高。谐波检测是处理谐波问题的前提，也是有源电力滤波器（ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ，ＡＰＦ）实现谐波补偿的关键技术之一。目前，常用的谐波检测方法主要有基于瞬时无功功率理论和基于傅里叶变换的谐波检测方法。基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法原理简单、动态响应速度快，但其检测精度受滤波器的影响很大，同时只在时域进行变换，不利于频谱分析。

收稿日期：２００９—０３—１８ｌ修回日期：２００９－０４—０７

基金项目：珠海市科技攻关项目（ＰＣ２００７１０８２，ＰＣ２００７２００５）采用傅里叶变换以及诸多其他改进的傅里叶变换检测电网谐波时容易发生频谱泄漏和栅栏现象等缺陷。１９９４年，Ｒｉｂｅｒｉｏ首先提出小波变换适用于分析电力系统非平稳的谐波畸变。由于小波变换的时一频窗口可以自适应变化，具有良好的时频局部化的特性，计算精度高，适用于分析稳态和暂态的时变信号。随着数字信号处理器（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）等嵌入式系统运算能力的提高，小波变换已经成为电力系统谐波检测中的新的发展研究热点方向。本文综合介绍了几种现有的基于

万方数据