践行双碳战略，能源是主战场，电力是主力军，电网是排头兵。智能电网是实现能源转型的关键，是推动能源革命的重要手段。本书契合该背景展开研究，将具有时频局部化特性的小波变换用于智能电网的故障检测，主要内容包括基于小波阈值去噪的电能扰动信号检测、电网谐波检测、单相接地故障选线方法研究、分布式电源接入对保护检测短路电流的影响等。本书实现了小波变换与电气实际问题的有机结合，对诸多细节关键问题给出了全新的观点并进行了验证。希望本书能为建设智能电网提供很好的技术支撑。本书适用于关注能源转型及从事智能电网技术研究的专业人士，也可作为高等院校相关专业师生的参考用书。
2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。这是从生态文明建设的高度对我国碳达峰、碳中和目标的诠释。我国提出的双碳目标是融入世界低碳发展潮流的重大战略决策，不仅事关中华民族永续发展，而且事关构建人类命运共同体。从行业看，2020年，我国的二氧化碳排放中，能源消费碳排放约占90%；在能源行业中，发电行业碳排放最高，占能源行业碳排放的40%以上。因此，践行双碳战略，能源是主战场，电力是主力军。智能电网是实现能源互联的纽带和核心，是能源的基础支撑平台。智能电网支持清洁能源入网，提升可再生能源的比例；实现电网与用户有效互动，提高用电效率；促进低碳经济发展，实现节能减排效益。本书契合双碳背景展开研究，将具有时频局部化特性的小波变换用于智能电网的故障检测。小波变换以其没有固定的核函数和可以提供一个可变的时频窗的特点，因而较传统的傅里叶变换体现出极大的优越性。如何做到小波理论与工程实际应用的有机结合，是一个富有挑战性的难题，因为这不仅需要对小波理论有较深的理解，同时还必须有从事工程应用性课题的研究实践。本书正是作者多年来研究成果的结晶。希望本书介绍的内容为读者在小波技术方面建立起理论联系实际的桥梁，为更好地从事小波研究，特别是小波应用于工程实际，奠定良好的基础。本书共8章：第1章介绍智能电网，重点阐述了双碳目标下的能源发展模式及其四个革命；基于国内外智能电网发展现状，引入新型电力系统行动方案；对于双碳目标下智能电网面临的挑战进行了分析探索。第2章介绍小波变换及Mallat算法，同时给出了电力工程中常用的小波函数。第3章提出了一种新型可控阈值函数和阈值算子优化的小波去噪算法，并用于电压中断和谐波扰动的检测，在去噪的同时有效保留了扰动的突变信息。第4章基于对小波特性的分析，给出了电能信号去噪中小波选取原则，并应用不同小波对比去噪性能。第5章基于能量熵的概念，提出了基于特征尺度和有效区间确定新阈值的算法；针对多种电能扰动信号的实验结果表明，该算法能准确检测出扰动故障时刻，且误差很小。第6章介绍了应用小波变换实现智能电网的谐波检测。第7章给出了智能配电网单相接地故障线路的选择方法，特别针对选线难度大的几种情况进行了深入研究。第8章探析了分布式发电容量、接入位置、短路发生位置三个因素对短路电流的影响。本书是国家公派留学基金（201809960015）项目资助的研究成果之一。作者在此向基金项目及提供帮助的各位学者、专家表示由衷的感谢！由于作者水平有限，不妥之处恳请读者和同行专家批评指正。作者龚静
2023年1月
前言
第1章智能电网
1.1双碳目标下的智能电网新能源体系的中枢
1.1.1双碳目标下的能源发展模式
1.1.2智能电网和互联网 智慧能源
1.1.3双碳目标下的能源四个革命
1.2新型电力系统行动方案
1.2.1国外智能电网发展现状
1.2.2中国智能电网发展现状
1.2.3双碳目标下的新型电力系统行动方案
1.3双碳目标下智能电网面临的挑战
1.3.1加快电源结构绿色化进程
1.3.2探索大规模新型储能方式
1.3.3积极发展分布式智能电网
第2章小波变换
2.1小波变换
2.1.1连续小波变换
2.1.2离散小波变换
2.1.3小波包分析
2.1.4小波变换的时频特性
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双尺度方程
2.2.3小波变换的Mallat算法
2.3电力工程中常用小波举例
2.3.1db小波
2.3.2sym小波
2.3.3coif小波
2.3.4bior小波
第3章一种新型可控阈值函数和阈值算子优化的小波去噪算法
3.1引言
3.1.1现有去噪方法对比
3.1.2经验模态分解
3.1.3奇异值分解
3.1.4基于小波变换的信号去噪
3.2小波阈值去噪原理
3.2.1正交小波快速算法
3.2.2小波阈值去噪原理
3.2.3电能扰动信号检测方法
3.3阈值函数和阈值的选取
3.3.1新阈值函数
3.3.2阈值的选取
3.3.3去噪算法流程
3.4实验研究
3.4.1bumps和doppler信号的去噪效果对比实验
3.4.2电压中断信号去噪实验
3.4.3谐波信号去噪实验
3.5总结
第4章小波特性对电能质量信号去噪的影响
4.1必要性分析
4.2小波特性及去噪中小波选取原则
4.2.1小波特性分析
4.2.2电能信号去噪的小波选取原则
4.3db5、haar、bior2.2、rbio3.1四种小波去噪性能对比
4.3.1新阈值函数的提出
4.3.2阈值的选取
4.3.3仿真实验从细节图对比去噪结果
4.3.4仿真实验从SNR和MSE指标对比去噪结果
4.3.5小结
4.4db5、coif1、sym2三种小波去噪性能对比
4.4.1小波阈值去噪算法
4.4.2db5、coif1、sym2三种小波特性
4.4.3从细节图对比去噪效果实验
4.4.4从SNR和MSE对比去噪效果实验
4.4.5小结
第5章可调阈值函数和能量阈值优化的电能质量扰动小波去噪方法
5.1可调阈值函数和能量阈值的去噪方法
5.1.1可调阈值函数
5.1.2能量阈值
5.1.3去噪算法流程图
5.2实验研究
5.2.1实验条件及关键因素选择
5.2.2去噪效果对比
5.3扰动检测结果及分析
5.3.1电压中断
5.3.2电压暂降、谐波和电压中断 谐波
5.3.3检测误差分析
5.4结论
第6章利用小波变换实现智能电网的谐波检测
6.1智能电网中谐波主要来源及其治理方法
6.2谐波的含有率和畸变率
6.3快速傅里叶变换算法
6.4采样频率和分解尺度的选择
6.4.1采样定理及采样频率的确定
6.4.2小波分解尺度的选择
6.5实验分析及结论
6.5.1算例一各次谐波的提取
6.5.2算例二谐波出现时刻检测
6.5.3算例三振荡谐波实时波形及趋势判断
6.5.4小结
第7章小波包系数的智能配电网单相接地故障选线法
7.1智能配电网的单相接地故障特征及意义
7.1.1单相接地故障特征
7.1.2选线的意义
7.2单相接地故障选线方法综述
7.2.1基于电网稳态电气量特征的选线方法
7.2.2基于电网暂态电气量特征的选线方法
7.2.3其他方法
7.3故障选线中的小波选取原则探析
7.3.1小波特性及选取原则
7.3.2实验模型及流程图
7.3.3实验记录和对比分析
7.4选线的关键问题和实用步骤
7.5实验仿真研究
7.5.1实验仿真模型
7.5.2实验一相电压峰值，直接接地
7.5.3实验二相电压过零时刻短路
7.5.4实验三长线路高阻故障
7.5.5结论
第8章智能配电网中三段式电流保护
8.1分布式电源接入对保护检测短路电流的影响
8.1.1短路点位置变化对保护检测电流的影响
8.1.2DG接入位置和容量对保护检测电流的影响
8.1.3实验研究
8.1.4结论
8.2配电网三段式电流保护原理
8.3不同短路位置，DG对三段式电流保护的影响分析
8.3.1典型10kV配电网络
8.3.2DG下游线路发生短路
8.3.3相邻E母线短路
8.3.4DG上游线路短路
8.4DG接入对原有保护的影响因素分析
参考文献
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