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踐行雙碳戰(zhàn)略，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍，電網(wǎng)是排頭兵。智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，是推動能源革命的重要手段。本書契合該背景展開研究，將具有時頻局部化特性的小波變換用于智能電網(wǎng)的故障檢測，主要內(nèi)容包括基于小波閾值去噪的電能擾動信號檢測、電網(wǎng)諧波檢測、單相接地故障選線方法研究、分布式電源接入對保護(hù)檢測短路電流的影響等。本書實(shí)現(xiàn)了小波變換與電氣實(shí)際問題的有機(jī)結(jié)合，對諸多細(xì)節(jié)關(guān)鍵問題給出了全新的觀點(diǎn)并進(jìn)行了驗(yàn)證。希望本書能為建設(shè)智能電網(wǎng)提供很好的技術(shù)支撐。本書適用于關(guān)注能源轉(zhuǎn)型及從事智能電網(wǎng)技術(shù)研究的專業(yè)人士，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

2021年3月15日，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議上強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性變革，要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)。這是從生態(tài)文明建設(shè)的高度對我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的詮釋。我國提出的雙碳目標(biāo)是融入世界低碳發(fā)展潮流的重大戰(zhàn)略決策，不僅事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展，而且事關(guān)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。從行業(yè)看，2020年，我國的二氧化碳排放中，能源消費(fèi)碳排放約占90%；在能源行業(yè)中，發(fā)電行業(yè)碳排放最高，占能源行業(yè)碳排放的40%以上。因此，踐行雙碳戰(zhàn)略，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)的紐帶和核心，是能源的基礎(chǔ)支撐平臺。智能電網(wǎng)支持清潔能源入網(wǎng)，提升可再生能源的比例；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶有效互動，提高用電效率；促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排效益。本書契合雙碳背景展開研究，將具有時頻局部化特性的小波變換用于智能電網(wǎng)的故障檢測。小波變換以其沒有固定的核函數(shù)和可以提供一個可變的時頻窗的特點(diǎn)，因而較傳統(tǒng)的傅里葉變換體現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。如何做到小波理論與工程實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，是一個富有挑戰(zhàn)性的難題，因?yàn)檫@不僅需要對小波理論有較深的理解，同時還必須有從事工程應(yīng)用性課題的研究實(shí)踐。本書正是作者多年來研究成果的結(jié)晶。希望本書介紹的內(nèi)容為讀者在小波技術(shù)方面建立起理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，為更好地從事小波研究，特別是小波應(yīng)用于工程實(shí)際，奠定良好的基礎(chǔ)。本書共8章：第1章介紹智能電網(wǎng)，重點(diǎn)闡述了雙碳目標(biāo)下的能源發(fā)展模式及其四個革命；基于國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，引入新型電力系統(tǒng)行動方案；對于雙碳目標(biāo)下智能電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析探索。第2章介紹小波變換及Mallat算法，同時給出了電力工程中常用的小波函數(shù)。第3章提出了一種新型可控閾值函數(shù)和閾值算子優(yōu)化的小波去噪算法，并用于電壓中斷和諧波擾動的檢測，在去噪的同時有效保留了擾動的突變信息。第4章基于對小波特性的分析，給出了電能信號去噪中小波選取原則，并應(yīng)用不同小波對比去噪性能。第5章基于能量熵的概念，提出了基于特征尺度和有效區(qū)間確定新閾值的算法；針對多種電能擾動信號的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能準(zhǔn)確檢測出擾動故障時刻，且誤差很小。第6章介紹了應(yīng)用小波變換實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的諧波檢測。第7章給出了智能配電網(wǎng)單相接地故障線路的選擇方法，特別針對選線難度大的幾種情況進(jìn)行了深入研究。第8章探析了分布式發(fā)電容量、接入位置、短路發(fā)生位置三個因素對短路電流的影響。本書是國家公派留學(xué)基金（201809960015）項(xiàng)目資助的研究成果之一。作者在此向基金項(xiàng)目及提供幫助的各位學(xué)者、專家表示由衷的感謝！由于作者水平有限，不妥之處懇請讀者和同行專家批評指正。作者龔靜
2023年1月

前言
第1章智能電網(wǎng)
1.1雙碳目標(biāo)下的智能電網(wǎng)新能源體系的中樞
1.1.1雙碳目標(biāo)下的能源發(fā)展模式
1.1.2智能電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng) 智慧能源
1.1.3雙碳目標(biāo)下的能源四個革命
1.2新型電力系統(tǒng)行動方案
1.2.1國外智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2中國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.3雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)行動方案
1.3雙碳目標(biāo)下智能電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)
1.3.1加快電源結(jié)構(gòu)綠色化進(jìn)程
1.3.2探索大規(guī)模新型儲能方式
1.3.3積極發(fā)展分布式智能電網(wǎng)
第2章小波變換
2.1小波變換
2.1.1連續(xù)小波變換
2.1.2離散小波變換
2.1.3小波包分析
2.1.4小波變換的時頻特性
2.2多分辨率分析及Mallat算法
2.2.1多分辨率分析概念解析
2.2.2雙尺度方程
2.2.3小波變換的Mallat算法
2.3電力工程中常用小波舉例
2.3.1db小波
2.3.2sym小波
2.3.3coif小波
2.3.4bior小波
第3章一種新型可控閾值函數(shù)和閾值算子優(yōu)化的小波去噪算法
3.1引言
3.1.1現(xiàn)有去噪方法對比
3.1.2經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
3.1.3奇異值分解
3.1.4基于小波變換的信號去噪
3.2小波閾值去噪原理
3.2.1正交小波快速算法
3.2.2小波閾值去噪原理
3.2.3電能擾動信號檢測方法
3.3閾值函數(shù)和閾值的選取
3.3.1新閾值函數(shù)
3.3.2閾值的選取
3.3.3去噪算法流程
3.4實(shí)驗(yàn)研究
3.4.1bumps和doppler信號的去噪效果對比實(shí)驗(yàn)
3.4.2電壓中斷信號去噪實(shí)驗(yàn)
3.4.3諧波信號去噪實(shí)驗(yàn)
3.5總結(jié)
第4章小波特性對電能質(zhì)量信號去噪的影響
4.1必要性分析
4.2小波特性及去噪中小波選取原則
4.2.1小波特性分析
4.2.2電能信號去噪的小波選取原則
4.3db5、haar、bior2.2、rbio3.1四種小波去噪性能對比
4.3.1新閾值函數(shù)的提出
4.3.2閾值的選取
4.3.3仿真實(shí)驗(yàn)從細(xì)節(jié)圖對比去噪結(jié)果
4.3.4仿真實(shí)驗(yàn)從SNR和MSE指標(biāo)對比去噪結(jié)果
4.3.5小結(jié)
4.4db5、coif1、sym2三種小波去噪性能對比
4.4.1小波閾值去噪算法
4.4.2db5、coif1、sym2三種小波特性
4.4.3從細(xì)節(jié)圖對比去噪效果實(shí)驗(yàn)
4.4.4從SNR和MSE對比去噪效果實(shí)驗(yàn)
4.4.5小結(jié)
第5章可調(diào)閾值函數(shù)和能量閾值優(yōu)化的電能質(zhì)量擾動小波去噪方法
5.1可調(diào)閾值函數(shù)和能量閾值的去噪方法
5.1.1可調(diào)閾值函數(shù)
5.1.2能量閾值
5.1.3去噪算法流程圖
5.2實(shí)驗(yàn)研究
5.2.1實(shí)驗(yàn)條件及關(guān)鍵因素選擇
5.2.2去噪效果對比
5.3擾動檢測結(jié)果及分析
5.3.1電壓中斷
5.3.2電壓暫降、諧波和電壓中斷諧波
5.3.3檢測誤差分析
5.4結(jié)論
第6章利用小波變換實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的諧波檢測
6.1智能電網(wǎng)中諧波主要來源及其治理方法
6.2諧波的含有率和畸變率
6.3快速傅里葉變換算法
6.4采樣頻率和分解尺度的選擇
6.4.1采樣定理及采樣頻率的確定
6.4.2小波分解尺度的選擇
6.5實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論
6.5.1算例一各次諧波的提取
6.5.2算例二諧波出現(xiàn)時刻檢測
6.5.3算例三振蕩諧波實(shí)時波形及趨勢判斷
6.5.4小結(jié)
第7章小波包系數(shù)的智能配電網(wǎng)單相接地故障選線法
7.1智能配電網(wǎng)的單相接地故障特征及意義
7.1.1單相接地故障特征
7.1.2選線的意義
7.2單相接地故障選線方法綜述
7.2.1基于電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電氣量特征的選線方法
7.2.2基于電網(wǎng)暫態(tài)電氣量特征的選線方法
7.2.3其他方法
7.3故障選線中的小波選取原則探析
7.3.1小波特性及選取原則
7.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图傲鞒虉D
7.3.3實(shí)驗(yàn)記錄和對比分析
7.4選線的關(guān)鍵問題和實(shí)用步驟
7.5實(shí)驗(yàn)仿真研究
7.5.1實(shí)驗(yàn)仿真模型
7.5.2實(shí)驗(yàn)一相電壓峰值，直接接地
7.5.3實(shí)驗(yàn)二相電壓過零時刻短路
7.5.4實(shí)驗(yàn)三長線路高阻故障
7.5.5結(jié)論
第8章智能配電網(wǎng)中三段式電流保護(hù)
8.1分布式電源接入對保護(hù)檢測短路電流的影響
8.1.1短路點(diǎn)位置變化對保護(hù)檢測電流的影響
8.1.2DG接入位置和容量對保護(hù)檢測電流的影響
8.1.3實(shí)驗(yàn)研究
8.1.4結(jié)論
8.2配電網(wǎng)三段式電流保護(hù)原理
8.3不同短路位置，DG對三段式電流保護(hù)的影響分析
8.3.1典型10kV配電網(wǎng)絡(luò)
8.3.2DG下游線路發(fā)生短路
8.3.3相鄰E母線短路
8.3.4DG上游線路短路
8.4DG接入對原有保護(hù)的影響因素分析
參考文獻(xiàn)

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