电力系统分析理论
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电力系统分析理论范文第1篇
【论文摘要】电力系统是一个规模庞大的动态系统，电力系统的安全经济运行对国民经济的发展有着重要的影响。本文针对电压稳定性破坏进行了详细的分析。
近年来，我国电力事业发展迅速，电网内部也存在着引起电压崩溃的因素，而且可能更为突出，只是由于目前大多数有载调压器分接头未投入自动和电力部门过早地采用了甩负荷这一最后的措施，因而电压稳定问题似乎显得不那么突出。随着电力市场化，人们对电能质量要求提高，甩负荷这一措施的使用将会受到限制。研究认为，电压崩溃日趋严重的主要原因有以下几点：一是由于经济上及其它方面(如环保)的考虑，发、输电设备使用的强度日益接近其极限值；二是并联电容无功补偿大量增加，因而当电压下降时，向电网提供的无功功率按电压平方下降；三是线路或设备的投切，引起电压失稳的可能性往往比功角稳定研究中所考虑的三相短路情况要大得多，然而人们长期以来只注意功角稳定的研究。
1电压稳定性破坏的原因
1.1电压崩溃的起因电力系统稳定问题的物理本质是系统中功率平衡问题，电力系统运行的前提是必须存在一个平衡点。电力系统的稳定问题，直观的讲也就是负荷母线上的节点功率平衡问题。当节点提供的无功功率与负荷消耗的无功功率之间能够达成此种平衡，且平衡点具有抑制扰动而维持负荷母线电压的能力，电力系统即是电压稳定的，反之倘若系统无法维持这种平衡，就会引起系统电压的不断下降，并最终导致电压崩溃。当有扰动发生的时候，会造成节点功率的不平衡，任何一个节点的功率不平衡将导致节点电压的相位和幅值发生改变。各节点电压和相位运动的结果若是能稳定在一个系统可以接受的新的状态，则系统是稳定的，若节点的电压和相角在扰动过后无法控制的发生不断的改变，则系统进入失稳状态。电力系统的电压稳定和系统的无功功率平衡有关，电压崩溃的根本原因是由于无功缺额造成的，扰动发生后，系统电压无法控制的持续下降，电力系统进入电压失稳状态。无论是来自动态元件的扰动还是来自网络部分的扰动，所破坏的平衡均归结为动态元件的物理平衡。电力系统的动力学行为仅受其动态元件的动力学行为及其相互关系的制约。
2电压稳定性的分类
将电压稳定性问题适当分类，对电压稳定性的分析，造成不稳定基本因素的识别，以及提出改善稳定运行的方法等都是有利的。①按扰动的规模来讲电压稳定问题可以分为小扰动电压稳定性，大扰动电压稳定性。一是小扰动电压稳定性是在如系统负荷逐渐增长，送到负荷节点的功率的微小变化之下系统控制电压的能力。小扰动下系统能够稳定运行意味着系统本身能够不断调整以适应变化的情况，系统控制系统有能力在小扰动后令人满意地运行，保证系统发出的无功等于消耗的无功，在出现最大负荷时能成功地供电。这种形式的稳定性由负荷特性、连续作用的控制及给定瞬间的离散控制作用所确定。系统对小扰动的响应特性取决于初始运行条件、输电系统强度以及所用的发电机的励磁控制等因素。依靠负荷和电源自身固有的调节能力，使扰动前后的电压值相同或者相近。二是大扰动电压稳定性是关于在发生诸如系统故障后，系统控制电压的能力。这些扰动包括输电线上短路、失去一台大发电机或负荷，或者失去两个子系统间的输电线。系统对大扰动的响应涉及大量的设备。
此外，用来保护单个元件的装置对系统变量变化的响应也影响系统的特性。②按照失稳事故的时间场景电压稳定问题可以分为：一是暂态电压稳定性，稳定破坏的时间框架从0~大约10秒，这也是暂态功角稳定性的时间框架。在这类电压不稳定中，电压失稳和功角失稳之间的区别并不总是清晰的，也许两种现象同时存在。这类电压崩溃是由诸如感应电动机，和直流换流设备等不良的快速反应负荷元件造成的。对于严重的电压下降感应电动机可能失速，吸收无功功率急剧增加，进而将引起其临近的其它感应电动机失速。除非尽快切除该类负荷，否则会导致电压崩溃。二是中期电压稳定性，稳定破坏的时间框架通常为30秒到50秒，典型者为2到3分。发生此类电压失稳事故时电力系统一般处于高负荷水平，且从远方电源送入大量功率，当重载条件下运行的系统受到突然的大扰动后，由于电压敏感性负荷的作用，系统能够暂时保持稳定。但扰动后网络无功损耗大量增加，引起负荷区域电压下降，当自动调节分接头的变压器和配电电压调节器动作，而恢复末端变压器负荷侧电压，从而恢复负荷功率时，网络传输电流进一步增大加剧输电网络中电压的下降。同时送端发电机可能因过励磁限制而只发送有功，甚至由于发电机长时间过电流而被切除。这样含电源在内的输电网络已经不可能提供足够的无功功率，以支持负荷消耗与网络无功损耗的需要，就会最终导致电压崩溃对于这类电压崩溃事故，运行人员来不及干预，自动调节分接头的变压器及配电电压调节器，发电机过励限制等因素在此过程中起重要作用。应当指出的是，在这一过程中自动调节分接头的变压器的作用是抑制或加剧电压崩溃的进程，与负荷特性分接头位置及系统无功储备有关。三是长期电压不稳定性，这种场景的电压崩溃发展过程经历一个相当长的时间，其过程可大致描述如下：负荷过速增长，导致主要负荷母线电压单调下降。几分钟内由于自动调节分接头的变压器及调度干预等作用，电压的下降得到遏止后，一方面自动调节分接头的变压器使网上负荷得到恢复，另一方面负荷继续快速增加，电源的增加或当地无功补偿增加，跟不上负荷增长速度的需要，电压下降进一步恶化，最终导致部分地区电压崩溃，系统瓦解，造成大面积停电。在长期电压不稳定事故中，往往没有直接的扰动。其原因是本来已经薄弱的严重过载的结构，不合理的网络中的负荷恢复和快速增长造成的。
3小扰动电压稳定性的机理分析
电力系统在给定的稳态运行点遭受任意小的扰动后，如果负荷节点的电压与扰动前的电压值相同或者相近，则称系统在给定运行点为小干扰电压稳定，此时系统扰动后的状态位于系统扰动后的吸引域内。从负荷节点可将系统分为两部分，一部分可以看为电源系统，则另一部分看为负荷。小扰动电压稳定性的前提是扰动后的系统电源的无功—电压静态特性和负荷的无功—电压静态特性必须有交点，并且在该点具有维持电压不变或有微小变化的能力。
4大扰动电压稳定性的机理分析
小扰动电压稳定性是系统在受到扰动后是否存在平衡点的问题，对于大扰动电压稳定性而言，扰动后的系统存在平衡点是其必要条件，但不是充分条件，系统是否能够恢复到平衡点，还依赖于系统中各元件无功功率的变化速度。当电源自动调节的速率愈快时，对大干扰的稳定性愈有利。在稳定性的评价中所关心的问题是电力系统遭受暂态扰动后的行为。电力系统在给定的稳态运行点遭受一定的扰动后，如果故障后平衡点超出系统运行限制范围，系统没有能力保持在一个静态稳定的运行点，也就是扰动后由于负荷QL增长，QL—U向上移动，或电源QG下降QG—U向下移动，使QL—U完全在QG—U上方，两者无交点，表示在任意电压下均有负荷吸收的无功大于电源发出的无功。系统失去发电机或回路的事故之后控制电压的能力，因此电压崩溃，电压稳定性破坏。大扰动的电压稳定性涉及系统中的大量设备，但在任何给定条件下，只有有限数量设备的响应是至关重要的。为确定稳定性所必须考虑的装置、过程和时间范围对大扰动电压稳定问题的研究至关重要。
电力系统分析理论范文第2篇
【关键字】电力企业；统计理论；应用
在电力企业中衡量企业的经营管理制度的科学性、企业创造利润额度的大小以及是否可以在社会的经济发展中起到一定的作用等问题时，都需要通过电力统计来得到的有效答案。对于电力企业而言，电力统计是核心管理工作，必须要将这份工作落实到位，才可以保障电力企业的快速发展。但是，电力统计离不开统计理论的支撑，只有运用好统计理论的知识，将其中的精华吸收，来提高电力统计工作的准确性以及高效性。
一、目前在电力企业中电力统计的现状
现在的中国的发展非常迅猛，自然电力企业也在不断地提升。如今已不同往日，许多电力部门跟随时代的进步，实行市场化的运营，从而也使得整个电力企业越来越复杂，由于运营模式的改变，电力企业为了适应当代社会的现状，对企业的管理体制也及时做出了相应的调整。在这个信息化的数字时代，电力统计在电力企业中占据着格外重要的分量。由于企业情形更为复杂，使得电力统计的工作更加有难度，但是难度的提升，并没有阻止电力企业前进的步伐，相反，电力企业为了能够适应社会的需求，制定出了新的管理方案，加强对电力统计工作的重视程度，并且针对电力统计工作，进行全面地分析，做出调整计划，采取相应的改进措施，比如，为了提高统计数据的准确性和效率，引进计算机技术，通过科技手段，来进一步保障统计数据的精确性。另外，企业学习新兴的统计技术和方法，使得电力统计工作实施起来更为简单，数据的准确性更高，完成的质量更有保障。
在现在的电力企业中，已有自己的统计体系，使得电力统计的工作地开展，有条不紊。
统计理论的知识应用是企业所抓住的重点，高质量的电力统计工作离不开统计理论，企业注重统计知识的应用，将其融入到统计工作中去，进行更为科学合理的统计。
在这个数据时代，统计工作尤为重要，电力企业也非常重视统计工作，近几年来，电力企业对统计的工作方式方法进行了改变，采用计算机技术以及其他统计技术，很大程度上提高了电力统计工作的质量。
二、统计理论对电力统计的作用
电力统计是电力企业中十分重要的工作，它可以搜集各种用电数据，分文别类，为国家和电力企业的管理者们提供可靠的参考数据。通过这些数据的统计，领导者能够分析出问题所在，并且第一r间制定解决方案和策略，使得电力企业能够更好地发挥出它的价值。
1.有助于国家进行宏观调控
在电力统计中，有专门对不同类型的电表进行统计，国家可以通过查看不同类型的电表的数据，来进行对不同地区用电情况的掌握，并且可以加以分析，来对各个地区的经济发展的制定提供有力的数据依据。同时，这种对于不同类型电表的统计，可以很明显的展示出各个领域的消费情况，这使得一些部门可以很好的了解各行各业的用情况，能够在工作上提供有效帮助。
2.有助于电厂对电源的管理和控制
电力统计可以将各个区域的发电生产力的状态收集起来，国家可以通过统计出来的数据，了解到不同区域的电厂发电的情况，包括各自的水电、火电、风电还有核电，通过对这些发电厂的发电机的使用状态的分析总结，可以发现问题，解决问题，对电源实行很好的管理和监控，进一步提高各个发电厂的发电力度。
3.有助于调节各地用电
现在虽说社会发展得很快，很多地区都开始富裕起来，但是贫富差距大的问题，也还是未能很好解决。很多偏远的地区电资源十分缺乏，甚至根本没有电，相反有些地区繁华，电资源十分充裕，导致整个国家用电的失衡。但是通过电力统计，可以将各区域的用电的传输情况展示得一目了然，因此国家可以将那些电传输能力强的地方实施跨地区、跨省传输，帮助那些偏远地区，改善他们的用电情况。
4.有助于电力行业发展
电力企业的领导者可以通过下级汇报上来的各项电力统计数据，清晰了解不同部门的电力生产状态，以及国家的不同地区的用电情况，从中发现缺陷，总结规律和经验。通过对统计数据的分析，可以指定详细的计划和策略，继续发展已有的优点，而将有所欠缺的地方，及时进行调整和改善，促进电力企业的发展，提高生产力。
5.有助于节能减排
目前，我国以及整个世界都在为能源、环境的问题担忧，提倡节能减排。电力企业是能源的主要提供者和生产者，有责任也有义务为社会和世界的能源环境问题，贡献出自己的一份力量。电力统一工作可以将电能的使用以及电厂的排放情况收集整理成文档，然后相关的工作人员可以将数据与社会设定的“标准”进行对比，从各个方面来分析，找出问题根源，并且制定解决方案和策略，使得从根本上解决问题，最大限度地节约能源、最大程度地减少排放，为这个社会的能源和环境贡献出自己的一份力量，从而也促进电力企业的迅速发展。
三、结语
目前，我国的电力企业对于电力统计工作的认识程度还不够，电力统计是电力企业的核心工作内容，它可以帮助电力企业得到大量有价值的数据，并且可以加以分析，总结出企业的优点和缺点，从而可以及时做出相应的改进措施，制定出有效的管理计划。所以，电力企业需要加强对电力统计的重视，引入先进的科技和统计设备，来提高电力统计的工作效率，从而促进电力企业更好地发展。
参考文献：
[1]倪万珊.浅析统计理论对电力统计实践的指导作用[J].财经界（学术版）. 2013（16） .
电力系统分析理论范文第3篇
一、知识点记忆困难
学生在一轮复习中的最大痛点就是记不住，历史也是一门需要积累的学科，记不住知识基本上就等于没学，当然，学生记忆困难的问题并不全怪学生，这跟以下诸多因素有关系。
1.教材是按照政治、经济、思想文化、改革、人物这样的专门史体例编写的，但是一轮复习需要兼顾各个历史时期的社会总特征，所以需要打破教材编排顺序，按照通史顺序进行复习，这与许多学生之前的学习方式截然不同。所以，许多学生接触起来感觉通史复习有碎片化的感觉，知识点过于零碎而导致记忆困难。
2.通史并非是以前专门史中政治、经济、思想部分的简单相加，而是更侧重于这个时代众多因素的相互关系，并且考试也是这样去考查的。以宋朝为例，宋朝经济的发展和商业的繁荣促进了市民阶层的兴起和发展壮大，市民阶层的需要推动了市民文化的兴起，所以，风俗画和宋词以及散曲等适应市民阶层需要的市民文化兴起。另一方面，宋朝商品经济的发展导致了奢侈享乐等行为的产生，所以面对社会生活对传统儒家伦理秩序的冲击，儒学家把封建伦理道德上升到“理”的高度，提出了“存天理，灭人欲”等思想，以“理”来给人们的行为，进而规范社会秩序。但是大部分学生很难分析出特点、时代、各个因素之间的互相关系，导致对特定时代的时代特征认识不充分，进而无法从宏观上把握知识，所以记不住知识点，这是历史学习中最大的痛点，“不积跬步，无以至千里”，没有知识的积累是无法取得高分的。
3.许多学生仍然把历史当作所谓的“副科”来看待，不想在这上面下太多功夫，所以就很难做到对历史要素之间的关系进行宏观把握，以至于做题漏要点和张冠李戴。
二、解题能力差，得分率低
记住知识点是历史学习的基本要求，所以记不住知识是学生学习的最大痛点，但是记住知识点之后不会做题又是另外一大痛点，甚至比第一个更痛，因为这个直接关系到我们的成绩。我们得不了高分的原因是什么？北京新东方优能一对一部高中历史组老师与同学们分享原因，并结合新东方私播课给予同学们学习指导建议：
1.当今考查方式越发多元化，历史在具体考查时会以文言史料、地图、表格、图片等方式去命题考查，但是学生在具体的学习过程中很少对于这些东西去做梳理和总结，或者说没有能力去梳理这些东西，教师在课堂上需要兼顾授课进度，不会在45分钟有限的课堂时间中拿出专门的时间去梳理这些知识。其实梳理这些题目的答题、规律和方法并不需要太多时间，一到两个小时足矣，我们完全可以用自己相对比较碎片化的时间去听一下私播课，并且还有专门的讲义，也省去了自己苦苦整理笔记的时间，时间成本比较低。
2.学生不会做题的另外一大原因在于平时练习较少，一轮复习侧重基础知识，练习并不是太多，所以许多学生在接触到题目时缺乏解题思路，等到二轮复习老师专门去讲解模拟考试题时，其实已经晚了，所以我们在平时就需要用大量的练习来培养答题思维和能力。
3.无论是对于知识点理解不到位还是对于具体解题方法掌握不熟练，都会导致我们的失分，所以查缺补漏很重要，亡羊补牢，为时未晚。每学完一部分我们还遗漏下什么问题，这些问题解决了没有，往往直接关系到我们的成绩。如果问题越积越多，那么留到最后我们可能就真的解决不了了。每隔一段时间无论是通过题目也好，还是通过其他方式也好，查缺补漏是很重要的，避免知识盲点，让我们真正学得都会，做得都对。
电力系统分析理论范文第4篇
关键词：自动抄表跨台区过零调制
电力系统自动抄表是电能营运部门用电管理自动化的重要手段。电力线网络是一个广泛存在的网络，利用它作为质传输配用电数据是非常方便的。跨变压器台区电力远程抄表系统采用工频过零调制、匹配滤波、纠错编码技术，利用现有10kV/220V配电网实现无中继、无桥接设备、跨变压器台区、在不同电压等级之间的远程自动抄表。这种抄表系统是一种不同于传统电力线载波抄表的新型技术，它不存在配电网载波抄表中的多径干扰与通信盲点问题，调制信号的频率仅为几百赫兹，可以随电网远距离跨变压器台区传输。
目前，电力系统自动抄表主要方式有：485总线、无线、红外、普通电力载波、扩频电力载波、零相超窄带（TURTLE）、超窄带极低频（UNB）及工频过零调制（PFC）跨变压器台区方式等。其中，工频过零调制远程抄表以其独特的信号传输原理，可以完成以配电网络为信号传输媒介，跨变压器台区远程自动抄表。这种抄表系统的最大特点是：系统实施简单，信号抗干扰能力强，可实现跨配电变压器的远距离数据传输[1]。
1系统组成
图1所示为跨变压器台区远程自动抄表系统方框图。该自动抄表系统由系统主站与采集模块两部分组成。系统主站位于二次变电所，完成远方采集模块的电能表数据抄收，并能上传数据至用电管理部门。采集模块位于用户电能表，负责电能表脉冲数的累计，能按主站命令通过电力线网络上传数据。这种抄表系统以配电网10kV及220V电力线路为通信介质，在用户变压器附近不需要增加任何附加设备，对配电网络没有特殊的要求，既适合架空电缆，也可用于地下线路。
跨变压器台区自动抄表系统以半双工方式工作，信号分为下行信号与上行信号两部分。下行信号为电压调制方式，以电压过零点附件电压微弱畸变来表示信息，传输方向从系统主站到远端采集模块，代表系统主站的抄表命令；上行信号为电流调制方式，以电压过零点附件电流脉冲来表示信息，传输方向从采集模块到系统主站，代表电表数据。
系统远程秒表过程如下：在变电所主站中央处理系统的指令下，通过系统主站下行信号调制系统触发主站调制变压器，将主站命令以电压信号的形式耦合到10kV母线，下行电压调制信号随母线电压经10kV/400V用户配电变压器传输至千家万户，主站命令的发送到广播方式，所有在220V同相电压的采集模块都可收到信号。采集模块收到信号后，进行地址匹配，符合地址要求的模块返回上行信号。在采集模块触发系统的作用下，以瞬间电流脉冲变化实现了行信号的发送。上行电流信号是终必然会在10kV母线电流互感器上有所体现。主站信号采集处理系统从变电所10kV电流互感器上完成上行信号的检测，以上是完成一次电表数据抄收的全过程。
2信号调制原理
跨变压器台区自动抄表系统信号耦合采用基波工频过零调制方式，以过零点附近电网波形的微弱畸变来表示信息[2]。图2（a）所示为下行电压调制信号示意图。通过主站调制变压器的作用，在二次变电后母线电压过零点附近产生瞬间脉冲电流ic，由于主变的等效漏感对该脉冲电流的阻碍，形成了下行电压调制信号emod，emod与ic有90°的相位差。图2(b)中emod与母线电压的叠加使其在过零点前30°附近产生幅值畸变，反映在时间轴上，表示为Δt1和Δt2。理想的工频通信电压调制信号是一个周期的正弦波形emod，持续时间2～3ms，但由于主变待效参数中阻性成分的作用，再加调制信号在系统中的响应，实际的调制信号为衰减的振荡信号，持续时间不会超过一个电压周期，这样，可以用连续的两个电压周期定主一位下行信号。若调制信号叠加在第1个周期电压过零点附近，表示下行信号的bit“0”，那么调制信号叠加在第2个周期就表示下行电压信号的bit“1”。过零调制信号的半功率点频率范围为200～600Hz。配电网的重要功能是输送50Hz电力信号，电网的各次谐波也很容量沿配电网跨变压器传输，这里刚好有效地应用了电网的谐波频段。现场测试证明；过零调制信号跨变压器传输可达40km以上。
3信号检测原理
跨变压器台区电力通信中信号的检测是一种大背景下小信号的检测。以主站上行电流信号的检测为例，若采集模块在电压过零附近调制一个50A的峰值电流信号脉冲（对应电压过零点瞬间功率很小），该电流折算到10kV母线上是50×220/10000=1.10A。而作为一个中型变电所其母线（10kV/传输母线）上的电流大概是1000A左右，背景信号与上行电流信号的比值接的1000：1。显然要准确地检测出有用信号是相当难度的，这里完全没有考虑信号的衰减情况。下行电压信号过零点附近电压畸变率不到0.5%。检测过程中的一项重要任务是背景信号的去除。这里需要判别调制信号的有无，对调制信号本身的大小和形状并无过多要求。为了检测跨台区抄表系统中的调制信号，需对所采数据预处理。预处理采用数字差分技术（Digitaldifferencetechnique）。
3.1数字差分
数字差分是用前一次的采样值与当前的采样值进行差运算。如图3所示，可以用方程（1）描述：
d(t1)=F(t1)-F(t1-T)（1）
如果，F（t）=A1Sin(ω1t),T是电力信号周期，当无调制信号时，d(t1)=0。从这个结果可以看出，由式（1）所描述的数字差分技术应用到具有稳定周期的周期信号时，其差分结果恒等于零。这种方法，很容易实现下行信号的背景消除。同时可以减弱电网中整数次谐波信号的影响。
图3对应下行信号的bit“0”，调制信号emod叠加在第一周期的电压过零点，使其电压微弱形变，显然差分的结果d(t1)=emod。但由于各种家用电器的影响及电力负载开关的切换，再加上电网中的各种非整次谐波的干扰，数字差分所得emod往往淹沿在噪声中，影响一次抄表成功率。
跨变压器台区自动抄表系统中调制信号的波形特征已知，抄表过程中仅仅需要判别在电压过零点附过近有无信号，这是一种基于先验知识的信号检测，可以采用匹配滤波技术。
3.2匹配滤波
对于单频率的周期信号，窄带滤波器可以使输出滤波器的信噪比大大提高。但对于非周期信号，窄带滤波器不一定是最佳的。对于确定的输入信号s(t)，可以设计一定是最佳的。对于确定的输入信号s(t)，可以设计一种匹配于待测信号的滤波器，这就是匹配滤波器。理论证明，当让加性白噪声与信号通过匹配滤波器时，滤波器输出信噪比达到最大。匹配滤波器脉冲响应函数与待测信号s(t)成径向对称，即h(t)=ks（t-t0）。这里，h(t)是滤波器系统函数，k为系统增益，t0是待测信号待续时间。令表示调制信号的功率，白噪声的功率谱密度为N0/2，那么由匹配滤波原理可推出：输出信噪比。可见，增加跨台区自动抄表系统调制信号的持续时间以提高发送信号的功率有利于接收端信号的检测。匹配滤波器在时域上等同于互相关，实现起来更容易，而且互相关运算与卷积运算只有符号的差异，可以采用FFT快速算法实时处理数据[3,4]。
采集模块与主站分别采用不同的方法得到互相关数据。对于采集模块而言，可以在用户端采样，多周期同步累加去除干扰测得主站调制的下行信号数据，该数据存储于采集模块存储器中用于匹配滤波；对于主站而言，因为不同的采集模块有很大的分散性（元器件、安装位置），不能采用同一滤波常数。采集模块所发送上行信号前面有前导位，用于主站确定采集信号的窗口位置，同时自适应地调整匹配滤波器的参数。
3.3差错控制编码技术
电力系统分析理论范文第5篇
【关键词】小波变换；奇异性；Harr小波；故障检测
0 引言
电力系统发生故障后，电流、电压、功率等各电气量将发生剧烈变化，这些电气量中含有大量非工频暂态分量。它们属于非平稳的随机信号，蕴涵着丰富的故障信息。
传统电力系统动、暂态信号的分析均是采用基于傅里叶变换的频域分析法，为了克服信号的非平稳性，需用平滑时间窗对信号分段截取。虽然用窗口截取了信号，但是窗口傅氏变换对不同的频率成分，在时域上取样步长却是相同的，对不同的频率成分不能调节。另外，在截取信号中若有突变，短时傅氏变换则将失效。为了解决这些问题，数学家和信号处理工程师们共同建立了一种新的分析方法―小波分析方法。作为一种尝试，本文将小波分析方法引入到电力系统故障信号的分析和数据处理上，得到了较好的结果[1-2]。
本文从研究小波理论出发，探讨了小波分析在电力系统故障信号中的应用，仿真结果验证了通过选择合适的小波函数，可以有效检测故障信号。
小波变换是将信号与一个时域和频域均具有局部化性质的平移伸缩小波基函数进行卷积，将信号分解成位于不同频带-时段上的各个成分。
2 电力系统故障点检测
2.1 奇异性检测
在电力系统中影响供电质量主要有4种情况，即电压突降、电压突升、瞬间间断、瞬间振荡。这些现象都表现为电压信号的突变，可通过小波分析对信号的奇异性检测来找出故障或扰动信号发生的起始点和终止点。
当小波函数可看作某一平滑函数的一阶函数时，信号小波变换模的局部极值点对应于信号的突变点；当小波函数可看作某一平滑函数的一阶函数时，信号小波变换的过零点对应于信号的突变点。因此，采用小波变换模的过零点和局部极值点的方法可以检测信号的突变点。比较来说，用局部极值点的方法进行检测更具优越性。
一般信号奇异性分为两种情况：①信号在某一时刻其幅值发生突变，引起信号的不连续，这种类型的突变称为第一种类型的间断点；②信号外观上很光滑，幅值没有发生突变，但是信号的一阶微分有突变发生且一阶不连续，这种类型的突变称为第二种类型的间断点。
下面用一个例子来说明小波在信号奇异点检测中的应用[4]。如图1所示，信号的不连续是由于低频特征的正弦信号sin （t）在后半部分突然有中高频特征的正弦信号sin （10t）加入。用小波分析可以将中高频正弦信号加入的时间检测出来。
可以看出，由于傅立叶变换将信号变换成频域中的信号，使它不具有时间分辨率，故信号的频率变换点根本无法检测出来。而经db1小波分解后的信号，可以很明显地辨别出间断点（time≈500）。
2.2 消噪
在实际的工程运用中，所分析的信号可能包含许多尖峰或突变部分，并且噪声也不是平稳的白噪声，对这种信号进行分析，首先需要作信号的预处理，将信号的噪声部分去除，提取有用信号。
由于实际检测到的电压信号是原始电压信号和噪声的线性组合，而小波变换是线性变换，因此，信号的小波变换也是由原始信号的小波变换和噪声的小波变换叠加组成。当背景噪声较强时，利用连续小波变换检测到的奇异点有可能是噪声引起的。因此，奇异点的检测往往是和信号消噪联系在一起的，我们需要先排除噪声干扰，再进行奇异点检测，最终得到电力系统中的故障扰动信息[5]。
下面对上一个例子中的信号加入一个白噪声，含噪信号如图2所示，分别用小波分析和傅立叶变换进行信号噪声消除，仿真效果如图2所示。
可以看出，用小波进行信号消噪可以很好地保存有用信号中的尖峰和突变部分。而用傅立叶分析滤波时，由于信号集中在低频部分，噪声分布在高频部分，所以可用低通滤波器进行滤波。但是，它不能将有用信号的高频部分和噪声引起的高频干扰加以区分。若低通滤波器太窄，则在滤波后，信号中仍存在大量的噪声；若低通滤波器太宽，则将一部分有用信号当作噪声而滤掉。
3 算例仿真
行波测距法就是利用所检测到的故障行波到达母线的时间差，与波速的乘积来确定故障发生的位置。暂态行波的传播速度比较稳定（接近光速），因此行波故障测距方法具有很高的测距精度。能否成功捕捉到行波的波头是行波法测距的关键所在。而行波波头表现在故障信号中就是一个电气信号的突变量，通过应用小波分析原理中的奇异点检测理论可以很好的检测到这个突变量，从而准确的定位故障发生的位置[6-7]。
4 结论
基于小波信号奇异性检测的电力系统故障检测算法利用电力系统故障的固有特性，结合小波变换对奇异信号的定位检测功能，通过检测信号小波变换模极大值点来定位故障点，不涉及故障发生后的暂态过程，避免了传统的基于傅氏变换算法的延迟时间长和对衰减直流分量敏感等缺点。
利用小波变换在突变信号检测方面的应用，选取合适的采样频率使各种故障信号具有明显的突变特性，选择合适的尺度参数对故障采样信号进行小波变换，可以在故障发生的时刻快速准确检测出故障突变信号，故障检测算法可以为电力系统继电保护、故障测距、谐波分析等提供有价值的辅助判据，具有良好的应用前景。
【参考文献】
[1]李建平，张万萍.从傅里叶分析到小波分析：回顾与发展[J].计算机科学，1999，26（12）：18-22.
[2]周鑫鑫.小波分析及数学形态学在电力系统故障暂态信号处理中的应用[J].经营管理者，2010，07.
[3]程正兴.小波分析与应用实例[M].西安：西安交通大学出版社，2006：44-52.
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