基于連續(xù)與離散小波分析的諧波檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于連續(xù)與離散小波分析的諧波檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，尤其是電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，帶來 的諧波污染問題也日益嚴(yán)重。諧波不僅會(huì)對(duì)用戶端設(shè)備帶來不良影響，而且會(huì)增加輸電線 路的損耗以及干擾通信。因此，有效地抑制電力系統(tǒng)諧波，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。而 精確可靠地檢測(cè)出電力信號(hào)中的諧波含量，是進(jìn)行諧波抑制和補(bǔ)償、改善電能質(zhì)量的重要 前提和基礎(chǔ)。高精度快速諧波檢測(cè)方法一直是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)課題。
[0003] 目前，已有不少的諧波檢測(cè)方法，比如，傳統(tǒng)的基于快速傅里葉變換(FFT)的諧波 檢測(cè)方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波檢測(cè)方法?；诳焖俑道锶~變換(FFT)的諧波檢測(cè)方法是十 分成熟并且應(yīng)用最廣的方法，但是由于FFT在頻域完全局部化而在時(shí)域完全無局部化，而且 存在頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)等現(xiàn)象，使檢測(cè)精度降低。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波檢測(cè)方法存在對(duì) 訓(xùn)練樣本依賴性強(qiáng)等難以克服的缺點(diǎn)。
[0004] 近些年來，小波分析由于其具有良好的時(shí)頻局部化特性，在信號(hào)處理、圖像壓縮等 眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，小波分析也為諧波檢測(cè)提供了一種新的檢測(cè)方法。但利用離散小 波分析進(jìn)行諧波分析時(shí)，在諧波成分未知的情況下，分解層數(shù)難以確定，而分解層數(shù)的選擇 對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大影響。目前，分解層數(shù)的確定依靠不斷嘗試或經(jīng)驗(yàn)公式獲得，導(dǎo)致檢測(cè) 結(jié)果并不十分理想，檢測(cè)誤差較大，檢測(cè)精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種檢測(cè)誤差小， 檢測(cè)精度高的基于連續(xù)與離散小波分析的諧波檢測(cè)方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種基于連續(xù)與離散小波分析的諧波 檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0007] (1)選取連續(xù)小波基對(duì)待分析信號(hào)S進(jìn)行連續(xù)小波分析，確定待分析信號(hào)S的諧波 頻率；
[0008] (2)選取離散小波基對(duì)待分析信號(hào)S進(jìn)行離散小波分析，確定待分析信號(hào)S的諧波 幅值。
[0009] 進(jìn)一步，步驟(1)中，確定待分析信號(hào)S的諧波頻率的具體過程如下:對(duì)待分析信號(hào) S進(jìn)行連續(xù)小波分析，得到一系列的小波系數(shù)，找出每一行小波系數(shù)里的最大值Xmax，畫出尺 度-小波系數(shù)最大值X max對(duì)應(yīng)曲線，通過曲線的極大值點(diǎn)，確定待分析信號(hào)S的諧波頻率。
[0010] 進(jìn)一步，步驟(2)中，確定待分析信號(hào)S的諧波幅值的具體過程如下:根據(jù)待分析信 號(hào)S的諧波頻率，將待分析信號(hào)S進(jìn)行分層，分解成不同頻段，根據(jù)頻段，確定待分析信號(hào)S的 諧波幅值。
[0011] 進(jìn)一步，將待分析信號(hào)S進(jìn)行分層的具體方法為:若采樣頻率是fs，則第一層分解 后得到近似部分al:0~fs/4和細(xì)節(jié)部分dl:fs/4~fs/2;接著將al進(jìn)行第二層分解得到近似 部分a2:0~fs/8和細(xì)節(jié)部分d2: fs/8~fs/4;接著將a2進(jìn)行第三層、第四層…第N層分解，若 分解層數(shù)為N，則最后得到近似部分aN和細(xì)節(jié)部分dl、d2、d3……dN，即待分析信號(hào)S = aN+ dN+-+(12+(11
[0012]進(jìn)一步，步驟(1)中，選取Morlet小波作為小波基。
[0013]進(jìn)一步，選取的Morlet小波的尺度范圍為1~32,步長(zhǎng)為0· 1。
[0014]進(jìn)一步，步驟(2)中，選取db43小波作為小波基。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0016] 先利用連續(xù)小波分析檢測(cè)諧波頻率，再利用離散小波分析檢測(cè)諧波幅值;在已知 諧波成分的情況下，對(duì)諧波進(jìn)行分層，可準(zhǔn)確確定分解層數(shù)，檢測(cè)誤差小，檢測(cè)精度較高。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的流程圖。
[0018] 圖2是圖1所示實(shí)施例選取的待分析信號(hào)S1的時(shí)域波形圖。
[0019 ]圖3是圖1所示實(shí)施例的尺度-頻率對(duì)應(yīng)曲線圖。
[0020]圖4是圖1所示實(shí)施例的連續(xù)小波分析結(jié)果圖。
[0021 ]圖5是圖1所示實(shí)施例的尺度-小波系數(shù)最大值Xmax對(duì)應(yīng)曲線圖。
[0022]圖6是圖1所示實(shí)施例的離散小波分析分解結(jié)果圖。
[0023]圖7是圖6的局部放大示意圖。
[0024]圖8是本發(fā)明實(shí)施例2的流程圖。
[0025] 圖9是圖8所示實(shí)施例選取的待分析信號(hào)S2的時(shí)域波形圖。
[0026] 圖10是圖8所示實(shí)施例的尺度-小波系數(shù)最大值Xmax對(duì)應(yīng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028] 實(shí)施例1
[0029]參照?qǐng)D1，本實(shí)施例包括以下步驟：
[0030] (1)通過采樣獲取待分析信號(hào)S1，參照?qǐng)D2、圖3,待分析信號(hào)S1的表達(dá)式為：
[0031] Sl = sin(23iX50t)+0.5Xsin(3X23iX50t)+0.4Xsin(5X23TX50t)+0.3Xsin(9 X 2jt X 50t); S1包含整數(shù)次諧波；
[0032] (2)參照?qǐng)D4,選取連續(xù)小波基Morlet對(duì)待分析信號(hào)S1進(jìn)行連續(xù)小波分析，確定待 分析信號(hào)S1的諧波頻率;具體為:對(duì)待分析信號(hào)S1進(jìn)行連續(xù)小波分析，得到一系列的小波系 數(shù)，找出每一行小波系數(shù)里的最大值Xmax，參照?qǐng)D5，畫出尺度-小波系數(shù)最大值Xmax對(duì)應(yīng)曲 線，通過曲線的極大值點(diǎn)，確定待分析信號(hào)S1的諧波頻率;Morlet小波的頻域能量比較集 中、通頻帶較窄、頻率混疊影響較小、同時(shí)具有時(shí)域?qū)ΨQ和線性相位;綜合考慮計(jì)算量和計(jì) 算精度，選取的Morlet的尺度范圍為1~32,步長(zhǎng)為0.1;
[0033] (3)參照?qǐng)D6、圖7,選取離散小波基db43對(duì)待分析信號(hào)S1進(jìn)行離散小波分析，確定 待分析信號(hào)S1的諧波幅值;具體為:根據(jù)待分析信號(hào)S1的諧波頻率，將待分析信號(hào)S1進(jìn)行分 層，分解成不同頻段，若采樣頻率是fs，則第一層分解后得到近似部分al: 0~fs/4和細(xì)節(jié)部 分dl: fs/4~fs/2;接著將al進(jìn)行第二層分解得到近似部分a2:0~fs/8和細(xì)節(jié)部分d2: fs/8 ~fs/4;接著將a2進(jìn)行第三層、第四層…第