Применение вейвлет-преобразования для идентификации высокочастотных составляющих | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №14 (118) июль-2 2016 г.

Дата публикации: 19.07.2016

Статья просмотрена: 160 раз

Библиографическое описание:

Файфер Л. А. Применение вейвлет-преобразования для идентификации высокочастотных составляющих // Молодой ученый. — 2016. — №14. — С. 186-189. — URL https://moluch.ru/archive/118/32855/ (дата обращения: 17.12.2018).



Термин вейвлет ввели в своей статье Гроссманн и Морле в середине 80-х годов XX века связано было это с анализом свойств сейсмических и акустических сигналов. Их работа стала началом интенсивного изучения вейвлетов в последующее десятилетие рядом таких учёных, как Добеши (Dobechies), Мейер (Meyer), Малл (Mallat), Фарж (Farge), Чуи (Chui) [1].

В переводе с английского wavelet — всплеск. Вейвлеты представляют собой функции в виде маленьких волн (всплесков) с нулевым интегральным значением и имеющими локализацию по оси переменной (t или x), способность к сдвигу и масштабированию (сжатию или растяжению).

Существует большое разнообразие типов вейвлетов. Но на практике пользуются вейвлетом Хаара. Так как он является самым простым и хорошо локализованным во временной области.

Мы же в дальнейшем будем пользоваться вейвлетом Добеши. Данный вейвлет является несимметричным и широко используемым на практике.

В настоящее время большую популярность для анализа нестационарных режимов в электроэнергетике приобрело вейвлет-преобразование. Существует несколько видов вейвлет-преобразований.

Но в основе любого лежат две непрерывных и зависящих друг от друга функции, которые интегрируются по некоторой переменной. Эти функции носят названия вейвлет-функции и масштабирующей функцией.

Для наглядности понимания двух функций рассмотри самый простой тип вейвлета- вейвлет Хаара. На рисунке 1 представлены масштабирующая и детализирующая функции (вейвлет-функция) вейвлета Хаара.

Рис. 1. Масштабирующая и детализирующая функции вейвлета Хаара

Также приведём данные функции и для вейвлета Добеши второго порядка, представленные на рисунке 2.

Рис. 2. Масштабирующая и детализирующая функции вейвлета Добеши

Проблема высших гармоник и интергармоник в электроэнергетике.

Внимание в данный момент приобретает обеспечение качества электроэнергии, которая должна соблюдать определённые требования. Из-за постоянного роста количества электрических приёмников возникают высшие гармоники. А составляющие гармоник тока и напряжения ведут в свою очередь к возникновению проблем качества электрической энергии. Когда происходит отклонение напряжения от номинального значения происходит увеличение потребляемой мощности. То есть наличие в сигналах высших гармоник и интергармоник ведёт к увеличению мощности.

Эффекты, вызываемые высшими гармониками напряжения и тока.

Все эффекты можно разделить на две группы: мгновенного и длительного возникновения.

Проблемы мгновенного возникновения включают:

1. Искажение формы питающего напряжения.

2. Падение напряжения в распределительной сети.

3. Эффект гармоник, кратных трем.

4. Резонансные явления на частотах высших гармоник.

5. Повышенный акустический шум в электромагнитном оборудовании.

6. Вибрация в электромашинных системах.

Проблемы длительного возникновения включают:

1. Нагрев и дополнительные потери в трансформаторах и электрических машинах.

2. Нагрев конденсаторов.

3. Нагрев кабелей распределительной сети.

Интергармоники также, как и высшие гармоники оказывают влияние на электроэнергетическую систему, но их влияние всё же сильнее. Так как из-за появления интергармоник образуются потери мощности электрической энергии.

Источниками интергармоник являются люминесцентные лампы, сварочные аппараты, электроприводы и др. (рисунке 3).

Рис. 3. Источники интергармонических составляющих

Согласно ГОСТу 32144–2013 нормирование интергармонки в России не производится.

Поэтому для исследования показателей качества электроэнергии большое значение имеет идентификация как высокочастотных составляющих, так и интергармонических.

Идентификация высокочастотных составляющих.

Собрав имитационную модель узла нагрузки системы электроснабжения в Matlab и Simulink. Используя литературу [2]. Снимем с показаний осциллографа графики токов и напряжений, которые представлены на рисунке 4.

Рис.4. Графики токов и напряжений, снятые с показания осциллографа

На рисунке 4 изображены графики токов и напряжений. Отметим, что на графике токов явно выражено влияние нелинейной нагрузки. А на графике напряжений наличие гармоник невозможно увидеть. Попробуем решить эту проблему с помощью вейвлет-преобразования.

Проведём вейвлет-преобразование полученных сигналов тока (рисунок 6) и напряжения (рисунок 5) вейвлетом Добеши второго порядка (db2) до 5 уровня.

Рис. 5. Разложение сигнала напряжения

Рис. 6. Разложение сигнала тока

Поэтому мы заметили, что при вейвлет-преобразовании учитываются гармонические составляющие как в графике тока, так и в графике напряжения. Также при использовании вейвлет-преобразования мы можем определить точное время, когда происходит изменение нормального режима, то есть подключение нагрузки. Наличие нагрузки заметно на амплитудном значении тока и подключение нелинейной нагрузки, которая видна по искажению кривой тока.

Вывод.На данный момент важным является обеспечение качества электроэнергии, которая должна соблюдать определённые требования. Из-за постоянного роста количества электрических приёмников возникают высшие гармоники. В данной статье показано, что с помощью вейвлет-преобразование можно обнаружить высокочастотные составляющие и избежать негативного влияния.

Литература:

  1. Дьяконов, В. П. От теории к практике. Вейвлеты [Текст]: учебное пособие / А. Н. Дьяконов. — М: Салон-Р. — 2003. — 440 с.
  2. Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatlabSimPowerSystems и Simulink [Текст] / И. В. Черных. — М.: ДМК Пресс. — 2007. -288 с.
Основные термины (генерируются автоматически): график токов, детализирующая функция, длительное возникновение, нелинейная нагрузка, распределительная сеть, электрическая энергия, обеспечение качества электроэнергии, гармоника, напряжение, рисунок, составляющая.


Похожие статьи

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

гармоника, схема замещения, питающее напряжение, форма кривой, основная частота, нелинейная нагрузка, имитационная модель, длительное воздействие, распределительная сеть, искажение формы кривой напряжения.

Анализ симметрии напряжения в распределительных...

Анализ качества электрической энергии у потребителей и на питающем центре до и после

Рис. 3. График коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности до установки

Стабильность, надёжность и качество электроэнергии в электрических сетях.

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Ключевые слова: качество электрической энергии, система электроснабжения, частотный преобразователь, активный фильтр гармоник. Одной из важнейших проблем распределительных сетей является проблема ухудшения качества электроэнергии...

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на...

Для повышения качества электроэнергии необходимо ориентироваться на три основные составляющие, а именно, на бесперебойную передачу электроэнергии, распределение электроэнергии по устойчивым электрическим сетям и производство энергии высокого...

Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут к возникновению проблем качества электрической энергии. На потребителей это сказывается в виде повышения стоимости электрической энергии.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях...

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическая сеть, потеря мощности, гармоника, ток, III, мощность, подстанция, высшая гармоника тока...

Управление мощностью в системах электроснабжения

Ключевые слова: электроэнергия, характеристики энергии, мощность энергии

В сетях электроснабжения из-за нелинейности нагрузки возникают высшие гармоники, которые

Перекос фаз это несимметрия токов и напряжения, явление при котором амплитуды фазных...

Расчет доли потерь мощности обусловленных интергармониками...

Однако с ростом количества и мощности нелинейных нагрузок, ведёт к тому, что анализа качества электроэнергии без учёта интергармоник может

Ниже представим математическое описание различных типов гармонических составляющих: Гармоника , где (h — целое число).

Мониторинг отклонения напряжения и частоты для определения...

Ключевые слова: параметры качества электрической энергии, отклонение напряжения, отклонение частоты.

Для учёта параметров качества электроэнергии используются результаты измерений величины тока, углов фазовых сдвигов, напряжения в течение...

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

гармоника, схема замещения, питающее напряжение, форма кривой, основная частота, нелинейная нагрузка, имитационная модель, длительное воздействие, распределительная сеть, искажение формы кривой напряжения.

Анализ симметрии напряжения в распределительных...

Анализ качества электрической энергии у потребителей и на питающем центре до и после

Рис. 3. График коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности до установки

Стабильность, надёжность и качество электроэнергии в электрических сетях.

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Ключевые слова: качество электрической энергии, система электроснабжения, частотный преобразователь, активный фильтр гармоник. Одной из важнейших проблем распределительных сетей является проблема ухудшения качества электроэнергии...

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на...

Для повышения качества электроэнергии необходимо ориентироваться на три основные составляющие, а именно, на бесперебойную передачу электроэнергии, распределение электроэнергии по устойчивым электрическим сетям и производство энергии высокого...

Управление мощностью в системах электроснабжения

Ключевые слова: электроэнергия, характеристики энергии, мощность энергии

В сетях электроснабжения из-за нелинейности нагрузки возникают высшие гармоники, которые

Перекос фаз это несимметрия токов и напряжения, явление при котором амплитуды фазных...

Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут к возникновению проблем качества электрической энергии. На потребителей это сказывается в виде повышения стоимости электрической энергии.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях...

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическая сеть, потеря мощности, гармоника, ток, III, мощность, подстанция, высшая гармоника тока...

Расчет доли потерь мощности обусловленных интергармониками...

Однако с ростом количества и мощности нелинейных нагрузок, ведёт к тому, что анализа качества электроэнергии без учёта интергармоник может

Ниже представим математическое описание различных типов гармонических составляющих: Гармоника , где (h — целое число).

Мониторинг отклонения напряжения и частоты для определения...

Ключевые слова: параметры качества электрической энергии, отклонение напряжения, отклонение частоты.

Для учёта параметров качества электроэнергии используются результаты измерений величины тока, углов фазовых сдвигов, напряжения в течение...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

гармоника, схема замещения, питающее напряжение, форма кривой, основная частота, нелинейная нагрузка, имитационная модель, длительное воздействие, распределительная сеть, искажение формы кривой напряжения.

Анализ симметрии напряжения в распределительных...

Анализ качества электрической энергии у потребителей и на питающем центре до и после

Рис. 3. График коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности до установки

Стабильность, надёжность и качество электроэнергии в электрических сетях.

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Ключевые слова: качество электрической энергии, система электроснабжения, частотный преобразователь, активный фильтр гармоник. Одной из важнейших проблем распределительных сетей является проблема ухудшения качества электроэнергии...

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на...

Для повышения качества электроэнергии необходимо ориентироваться на три основные составляющие, а именно, на бесперебойную передачу электроэнергии, распределение электроэнергии по устойчивым электрическим сетям и производство энергии высокого...

Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут к возникновению проблем качества электрической энергии. На потребителей это сказывается в виде повышения стоимости электрической энергии.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях...

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическая сеть, потеря мощности, гармоника, ток, III, мощность, подстанция, высшая гармоника тока...

Управление мощностью в системах электроснабжения

Ключевые слова: электроэнергия, характеристики энергии, мощность энергии

В сетях электроснабжения из-за нелинейности нагрузки возникают высшие гармоники, которые

Перекос фаз это несимметрия токов и напряжения, явление при котором амплитуды фазных...

Расчет доли потерь мощности обусловленных интергармониками...

Однако с ростом количества и мощности нелинейных нагрузок, ведёт к тому, что анализа качества электроэнергии без учёта интергармоник может

Ниже представим математическое описание различных типов гармонических составляющих: Гармоника , где (h — целое число).

Мониторинг отклонения напряжения и частоты для определения...

Ключевые слова: параметры качества электрической энергии, отклонение напряжения, отклонение частоты.

Для учёта параметров качества электроэнергии используются результаты измерений величины тока, углов фазовых сдвигов, напряжения в течение...

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

гармоника, схема замещения, питающее напряжение, форма кривой, основная частота, нелинейная нагрузка, имитационная модель, длительное воздействие, распределительная сеть, искажение формы кривой напряжения.

Анализ симметрии напряжения в распределительных...

Анализ качества электрической энергии у потребителей и на питающем центре до и после

Рис. 3. График коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности до установки

Стабильность, надёжность и качество электроэнергии в электрических сетях.

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Ключевые слова: качество электрической энергии, система электроснабжения, частотный преобразователь, активный фильтр гармоник. Одной из важнейших проблем распределительных сетей является проблема ухудшения качества электроэнергии...

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на...

Для повышения качества электроэнергии необходимо ориентироваться на три основные составляющие, а именно, на бесперебойную передачу электроэнергии, распределение электроэнергии по устойчивым электрическим сетям и производство энергии высокого...

Управление мощностью в системах электроснабжения

Ключевые слова: электроэнергия, характеристики энергии, мощность энергии

В сетях электроснабжения из-за нелинейности нагрузки возникают высшие гармоники, которые

Перекос фаз это несимметрия токов и напряжения, явление при котором амплитуды фазных...

Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных...

А составляющие гармоник тока и напряжения ведут к возникновению проблем качества электрической энергии. На потребителей это сказывается в виде повышения стоимости электрической энергии.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях...

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическая сеть, потеря мощности, гармоника, ток, III, мощность, подстанция, высшая гармоника тока...

Расчет доли потерь мощности обусловленных интергармониками...

Однако с ростом количества и мощности нелинейных нагрузок, ведёт к тому, что анализа качества электроэнергии без учёта интергармоник может

Ниже представим математическое описание различных типов гармонических составляющих: Гармоника , где (h — целое число).

Мониторинг отклонения напряжения и частоты для определения...

Ключевые слова: параметры качества электрической энергии, отклонение напряжения, отклонение частоты.

Для учёта параметров качества электроэнергии используются результаты измерений величины тока, углов фазовых сдвигов, напряжения в течение...

Задать вопрос