基于连续与离散小波分析的谐波检测方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种基于连续与离散小波分析的谐波检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统的不断发展，尤其是电力电子设备在电力系统中的广泛应用，带来 的谐波污染问题也日益严重。谐波不仅会对用户端设备带来不良影响，而且会增加输电线 路的损耗以及干扰通信。因此，有效地抑制电力系统谐波，具有显著的社会和经济效益。而 精确可靠地检测出电力信号中的谐波含量，是进行谐波抑制和补偿、改善电能质量的重要 前提和基础。高精度快速谐波检测方法一直是国内外的研究热点课题。
[0003] 目前，已有不少的谐波检测方法，比如，传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的谐波 检测方法、基于神经网络的谐波检测方法。基于快速傅里叶变换(FFT)的谐波检测方法是十 分成熟并且应用最广的方法，但是由于FFT在频域完全局部化而在时域完全无局部化，而且 存在频谱泄漏和栅栏效应等现象，使检测精度降低。基于神经网络的谐波检测方法存在对 训练样本依赖性强等难以克服的缺点。
[0004] 近些年来，小波分析由于其具有良好的时频局部化特性，在信号处理、图像压缩等 众多领域得到广泛应用，小波分析也为谐波检测提供了一种新的检测方法。但利用离散小 波分析进行谐波分析时，在谐波成分未知的情况下，分解层数难以确定，而分解层数的选择 对检测结果产生很大影响。目前，分解层数的确定依靠不断尝试或经验公式获得，导致检测 结果并不十分理想，检测误差较大，检测精度较低。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服上述【背景技术】的不足，提供一种检测误差小， 检测精度高的基于连续与离散小波分析的谐波检测方法。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于连续与离散小波分析的谐波 检测方法，包括以下步骤：
[0007] (1)选取连续小波基对待分析信号S进行连续小波分析，确定待分析信号S的谐波 频率；
[0008] (2)选取离散小波基对待分析信号S进行离散小波分析，确定待分析信号S的谐波 幅值。
[0009] 进一步，步骤(1)中，确定待分析信号S的谐波频率的具体过程如下:对待分析信号 S进行连续小波分析，得到一系列的小波系数，找出每一行小波系数里的最大值Xmax，画出尺 度-小波系数最大值X max对应曲线，通过曲线的极大值点，确定待分析信号S的谐波频率。
[0010] 进一步，步骤(2)中，确定待分析信号S的谐波幅值的具体过程如下:根据待分析信 号S的谐波频率，将待分析信号S进行分层，分解成不同频段，根据频段，确定待分析信号S的 谐波幅值。
[0011] 进一步，将待分析信号S进行分层的具体方法为:若采样频率是fs，则第一层分解 后得到近似部分al:0~fs/4和细节部分dl:fs/4~fs/2;接着将al进行第二层分解得到近似 部分a2:0~fs/8和细节部分d2: fs/8~fs/4;接着将a2进行第三层、第四层…第N层分解，若 分解层数为N，则最后得到近似部分aN和细节部分dl、d2、d3……dN，即待分析信号S = aN+ dN+-+(12+(11
[0012]进一步，步骤(1)中，选取Morlet小波作为小波基。
[0013]进一步，选取的Morlet小波的尺度范围为1~32,步长为0· 1。
[0014]进一步，步骤(2)中，选取db43小波作为小波基。
[0015] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0016] 先利用连续小波分析检测谐波频率，再利用离散小波分析检测谐波幅值;在已知 谐波成分的情况下，对谐波进行分层，可准确确定分解层数，检测误差小，检测精度较高。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例1的流程图。
[0018] 图2是图1所示实施例选取的待分析信号S1的时域波形图。
[0019 ]图3是图1所示实施例的尺度-频率对应曲线图。
[0020]图4是图1所示实施例的连续小波分析结果图。
[0021 ]图5是图1所示实施例的尺度-小波系数最大值Xmax对应曲线图。
[0022]图6是图1所示实施例的离散小波分析分解结果图。
[0023]图7是图6的局部放大示意图。
[0024]图8是本发明实施例2的流程图。
[0025] 图9是图8所示实施例选取的待分析信号S2的时域波形图。
[0026] 图10是图8所示实施例的尺度-小波系数最大值Xmax对应曲线图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0028] 实施例1
[0029]参照图1，本实施例包括以下步骤：
[0030] (1)通过采样获取待分析信号S1，参照图2、图3,待分析信号S1的表达式为：
[0031] Sl = sin(23iX50t)+0.5Xsin(3X23iX50t)+0.4Xsin(5X23TX50t)+0.3Xsin(9 X 2jt X 50t); S1包含整数次谐波；
[0032] (2)参照图4,选取连续小波基Morlet对待分析信号S1进行连续小波分析，确定待 分析信号S1的谐波频率;具体为:对待分析信号S1进行连续小波分析，得到一系列的小波系 数，找出每一行小波系数里的最大值Xmax，参照图5，画出尺度-小波系数最大值Xmax对应曲 线，通过曲线的极大值点，确定待分析信号S1的谐波频率;Morlet小波的频域能量比较集 中、通频带较窄、频率混叠影响较小、同时具有时域对称和线性相位;综合考虑计算量和计 算精度，选取的Morlet的尺度范围为1~32,步长为0.1;
[0033] (3)参照图6、图7,选取离散小波基db43对待分析信号S1进行离散小波分析，确定 待分析信号S1的谐波幅值;具体为:根据待分析信号S1的谐波频率，将待分析信号S1进行分 层，分解成不同频段，若采样频率是fs，则第一层分解后得到近似部分al: 0~fs/4和细节部 分dl: fs/4~fs/2;接着将al进行第二层分解得到近似部分a2:0~fs/8和细节部分d2: fs/8 ~fs/4;接着将a2进行第三层、第四层…第