基于壓縮感知的電網(wǎng)故障諧波檢測(cè)技術(shù)研究

張鑫，牟龍華，徐志宇

（同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，上海嘉定 201804）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)利用工頻信息的保護(hù)技術(shù)已經(jīng)無法滿足電力系統(tǒng)的需求，基于故障暫態(tài)諧波的新原理、新技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和推廣［1-2］。全國各高校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程已經(jīng)將暫態(tài)保護(hù)原理作為重要的教學(xué)內(nèi)容。

繼電保護(hù)是一門與實(shí)踐相結(jié)合、具有較強(qiáng)的應(yīng)用性、綜合性的專業(yè)課程，相對(duì)比較抽象［3-4］。在繼電保護(hù)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。為加深學(xué)生對(duì)于暫態(tài)保護(hù)原理的理解，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)科目，拓展學(xué)生故障暫態(tài)數(shù)據(jù)分析能力是非常必要的。這一切的基礎(chǔ)在于故障暫態(tài)諧波電壓、電流數(shù)據(jù)的獲取。

國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)電網(wǎng)故障諧波采集、數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)領(lǐng)域進(jìn)行了深入地研究，取得了不少的成果，例如快速傅里葉變換［5］、小波包［6］、距離測(cè)度［7］、相似性測(cè)度［8］等暫態(tài)壓縮方法。這些研究方法都是建立在傳統(tǒng)奈奎斯特采樣定理的基礎(chǔ)之上，以高采樣速率獲取原始數(shù)據(jù)為前提。高速采樣不僅會(huì)增加模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊硬件成本，而且會(huì)得到海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)帶來巨大的壓力［9］，勢(shì)必使得暫態(tài)保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本大幅上升，不利于在高校實(shí)驗(yàn)室的推廣。因此，需要一種全新的方法從根本上解決大量數(shù)據(jù)的采集、壓縮、重構(gòu)等問題，為電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)檢測(cè)提供新的思路。

壓縮感知（Compressed Sensing，CS）是一種全新的信號(hào)獲取和處理理論［10-11］?！?br>