電能質(zhì)量分析方法
3.電能質(zhì)量分析方法
3.1時域仿真法
時域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用*為廣泛，其*主要的用途是利用各種時域仿真程序?qū)?/span>電能質(zhì)量問題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進行研究。目前較通用的時域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真程序。
采用時域仿真計算的缺點是仿真步長的選取決定了可模仿的*大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過程的頻率覆蓋范圍。此外，在模仿開關(guān)的開合過程時，還會引起數(shù)值振蕩。
3.2頻域分析法
頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計算和混合諧波潮流計算等，該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問題的分析。
頻率掃描和諧波潮流計算在反映非線性負載動態(tài)特性方面有一定局限性，因此混合諧波潮流計算法在近些年中發(fā)展起來。其優(yōu)點是可詳細考慮非線性負載控制系統(tǒng)的作用，因此可**描述其動態(tài)特性。缺點是計算量大，求解過程復(fù)雜。
3.3基于變換的方法
在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基于變換的方法主要有FOURIER變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二次變換、小波變換和PRONY分析等5種方法。
3.3.1FOURIER變換
FOURIER變換是電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中的基本方法，在實時系統(tǒng)中，通常采用短時FOURIER變換方法（STFT）和快速FOURIER變換方法（FFT）。
FOURIER變換的優(yōu)點是算法快速簡單。
但其缺點也很多：
（1）雖然能夠?qū)⑿盘柕臅r域特征和頻域特征聯(lián)系起來觀察，但不能將二者有機地結(jié)合起來。
（2）只能適應(yīng)于確定性的平穩(wěn)信號（如諧波），對時變非平穩(wěn)信號難以充分描述。
（3）STFT的離散形式?jīng)]有正交展開，難以實現(xiàn)高效算法；只適合于分析特征尺度大致相同的過程，不適合分析多尺度過程和突變過程。
（4）FFT變換的時間信息利用不充分，任何信號沖突都會導致整個頻帶的頻譜散布；在不滿足前提條件時，會產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄露”現(xiàn)象。
3.3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計算的基礎(chǔ)，它既是高度非線性動力學系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來描述認知、決策及控制的智能行為。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點是：
（1）可處理多輸入－多輸出系統(tǒng)，具有自學習、自適應(yīng)等特點。
（2）不必建立**數(shù)學模型，只考慮輸入輸出關(guān)系即可。
缺點是：
（1）存在局部極小問題，會出現(xiàn)局部收斂，影響系統(tǒng)的控制精度；
（2）理想的訓練樣本提取困難，影響網(wǎng)絡(luò)的訓練速度和訓練質(zhì)量；
（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易優(yōu)化。
3.3.3二次變換法
二次變換是一種基于能量角度來考慮的新的時域變換方法。該方法的基本原理是用時間和頻率的雙線性函數(shù)來表示信號的能量函數(shù)。
二次變換的優(yōu)點是：可以準確地檢測到信號發(fā)生尖銳變化的時刻；**測量基波和諧波分量的幅值。缺點是：無法準確地估計原始信號的諧波分量幅值；不具有時域分析功能。
3.3.4小波分析法
小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過對時間序列過程從低分辨率到高分辨率的分析，顯示過程變化的整體特征和局部變化行為。常用的小波基函數(shù)有：DAUBECHIES小波、B小波、MORLET小波MEYER小波等。
小波變換的優(yōu)點是：
（1）具有時－頻局部化的特點，特別適合突變信號和不平穩(wěn)信號分析。
（2）可以對信號進行去噪、識別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。
缺點是：
（1）在實時系統(tǒng)中運算量較大，需要如DSP等高價格的高速芯片。
（2）小波分析有“邊緣效應(yīng)”，邊界數(shù)據(jù)處理會占用較多時間，并帶來一定誤差。
3.3.5PRONY分析法
PRONY分析衰減的思想類似于小波。在該方法中，信號總是被認為可以由一系列的衰減的正弦波構(gòu)成，這些衰減正弦波類似于小波函數(shù)。所以PRONY分析方法和小波一樣，可以做多尺度的信號分析。PRONY分析的主要缺點是計算時間過長。
