《电力工程信号处理应用》课程教学大纲.docx

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《电力工程信号处理应用》课程教学大纲

《电力工程信号处理应用》课程教学大纲

一.课程描述

1.课程名称:

电力工程信号处理应用

（Applicationofsignalprocessinelectricalengineering）

2.课程编码:

050402309

3.课程类别:

专业课

4.教学对象:

电气工程及其自动化专业

5.教学目的:

在掌握信号处理方法和电气专业知识的基础上，能够以信号处理方法为工具，从电力系统大量数据中分析、提取有用信息，来解决电力工程实际问题。

6.先行课程:

电力系统分析，电机学，继电保护，自动控制原理，数字信号处理。

7.总学分:

3

二.教学运行

1.总学时：

54（理论教学40，实验14）。

第七学期。

2.教材及参考书

教材：

束洪春.《电力工程信号处理应用》,2009.

参考书:

刘松强.《数字信号处理》,1997.

吴湘淇.《信号、系统与信号处理》,2000.

束洪春.《配电网故障选线》,2008.

3.教学方式与考试方式

教学方式:

课堂讲授与实验结合方式.

考试方式:

闭卷笔试

4.实践环节说明：

本课程实践环节在实验室进行。

5.特色:

课堂进行理论学习,通过实验环节验证理论分析,增强感性认识,促进知识掌握。

三.课程基本内容、基本要求及学时分配

第一章傅氏算法4学时

内容：

1.1引言

1.2数字滤波器基础

1.3傅氏算法基本原理

1.4常用改进傅氏算法

1.5电力系统频率测量数字算法

1.6傅里叶变换下的频率精确测量

1.7基于傅氏算法的工频量测距

1.8半周傅氏算法分析及其改进

1.9半周傅氏算法在补偿电网接地选线保护中的应用

1.10小矢量算法的基本原理

1.11纵联差动保护

1.12基于小矢量算法的输电线路纵联差动保护

1.13基于小矢量算法的快速距离保护

1.14发电机不对称故障保护的小矢量算法

要求：

重点掌握的内容：

1、掌握傅氏算法

2、掌握傅氏算法的改进、衍生

3、掌握电力系统频率的测量

4、掌握输电线路工频量故障测距

5、掌握傅氏算法应用于电力系统微机保护

一般掌握的内容：

1、数字滤波器基础

2、纵联差动保护

一般了解的内容：

1、基于小矢量算法的输电线路纵联差动保护

2、基于小矢量算法的快速距离保护

3、发电机不对称故障保护的小矢量算法

第二章最小二乘算法4学时

内容：

2.1引言

2.2最小二乘算法基本原理

2.3基于递推最小二乘算法的工频频率测量

2.4基于最小二乘算法最佳噪声模型的快速距离保护

2.5自适应变步长最小二乘滤波算法

2.6自适应滤波在信号处理中的应用

2.7基于最小二乘算法的同杆双回线故障测距

2.8人工神经网络算法

2.9最小二乘递推的正交傅里叶基神经网络滤波算法

2.10基于主成分分析的最小二乘支持向量机

2.11基于PCA的LS—SVM短期负荷预测

2.12基于最小二乘支持向量机算法的风电场短期风速预测

2.13最小二乘在非线性状态估计中的应用

要求：

重点掌握的内容：

1、最小二乘法基本原理

2、最小二乘法与人工神经网络、支持向量机等算法的结合方法

3、电力系统最小二乘滤波算法

4、最小二乘法应用于电力系统双回线故障测距、电弧等效模型的建立

5、最小二乘法应用于电力系统负荷预测

一般掌握的内容：

1、自适应变步长最小二乘滤波算法

2、自适应滤波在信号处理中的应用

3、人工神经网络算法

一般了解的内容：

1、最小二乘递推的正交傅里叶基神经网络滤波算法

2、基于主成分分析的最小二乘支持向量机

3、基于PCA的LS—SVM短期负荷预测

4、基于最小二乘支持向量机算法的风电场短期风速预测

5、最小二乘在非线性状态估计中的应用

第三章卡尔曼滤波4学时

内容：

3.1引言

3.2卡尔曼滤波算法

3.3自适应卡尔曼滤波算法

3.4扩展卡尔曼滤波算法

3.5电力系统负荷预测

3.6基于卡尔曼滤波的电力负荷预测

3.7基于卡尔曼滤波算法的变压器差动保护

3.8基于卡尔曼滤波的电流畸变正序分量估计

3.9卡尔曼滤波算法的电压凹陷检测

3.10基于卡尔曼滤波的风电场风速预测

要求：

重点掌握的内容：

1、卡尔曼滤波算法

2、自适应卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波算法

3、卡尔曼滤波应用于电力系统负荷预测

4、卡尔曼滤波应用于电流畸变正序分量估计

一般掌握的内容：

1、电力系统负荷预测

2、基于卡尔曼滤波算法的变压器差动保护

一般了解的内容：

1、卡尔曼滤波算法的电压凹陷检测

2、基于卡尔曼滤波的风电场风速预测

第四章同步相量测量单元（PMU）4学时

内容：

4.1引言

4.2PMU结构

4.3同步相量测量常用算法

4.4同步相量测量误差

4.5基于PMU的线路电压电流测量

4.6基于PMU的发电机功角测量

4.7PMU测量信息的应用

要求：

重点掌握的内容：

1、同步相量测量的算法及各算法特点

2、同步相量测量误差的产生

3、基于PMU的节点电压支路电流相量测量及发电机功角测量

4、PMU测量信息应用于电力系统状态估计、暂态稳定分析以及失步保护

一般掌握的内容：

1、同步相量测量误差分析

一般了解的内容：

1、PMU结构

第五章相关分析法4学时

内容：

5.1引言

5.2相关分析理论基础

5.3基于相关分析的配电网故障选线

5.4高压输电线路故障序分量选相的相关分析法

5.5变压器励磁涌流

5.6基于相关分析的变压器涌流检测

5.7基于相关分析的输电线路暂态差动保护

5.8同步测量电压闪变的相关分析法

5.9基于相关分析算法的中长期负荷预测

要求：

重点掌握的内容：

1、相关分析基本理论

2、相关分析用于配电网故障选线

3、相关分析用于变压器励磁涌流和内部故障的鉴别

一般掌握的内容：

1、变压器励磁涌流

2、高压输电线路故障序分量选相的相关分析法

3、基于相关分析的暂态差动保护

一般了解的内容：

1、同步测量电压闪变的相关分析法

2、基于相关分析算法的中长期负荷预测

第六章Prony算法4学时

内容：

6.1引言

6.2Prony算法的基本理论

6.3Prony算例分析

6.4Prony算法中的参数选择

6.5电力系统低频振荡

6.6基于Prony算法的低频振荡检测

6.7参数辨识简述

6.8Prony算法辨识同步电机参数

6.9基于Prony算法的电力系统谐波检测

6.10基于Prony特征提取的故障选线

要求：

重点掌握的内容：

1、Prony算法基本原理

2、扩充Prony算法原理

3、Prony算法参数选择

4、Prony算法在电力系统中的应用

一般掌握的内容：

1、电力系统低频振荡

2、参数辨识简述

3、Prony算法辨识同步电机参数

一般了解的内容：

1、基于Prony特征提取的故障选线

第七章小波分析4学时

内容：

7.1引言

7.2小波变换相关理论

7.3.小波熵理论

7.4小波消噪

7.5基于小波分析的直流输电线路边界保护

7.6基于小波变换的输电线路行波故障测距

7.7基于小波变换的输电线路行波测距式距离保护

7.8基于小波-相关分析的高压电缆双端故障测距

7.9基于连续复小波变换的频率法故障测距

7.10基于小波变换的行波故障选相

7.11基于小波变换的电力变压器励磁涌流鉴别

7.12基于全频带小波能量相对熵的配网故障选线方法

7.13基于小波变换的高压电器局部放电信号检测

7.14基于小波变换的同步电机参数辨识

7.15电能质量

7.16基于小波变换的电能质量检测

7.17基于小波变换的电力系统短期负荷预测

7.18基于小波分析的电力系统故障数据压缩

要求：

重点掌握的内容：

1、小波变换基本理论

2、小波变换的Matlab实现

3、小波变换应用于电力工程信号降噪

4、小波变换在现代电力系统保护的应用

5、基于小波变换的电力系统负荷预测

6、基于小波变换的电力故障数据压缩

一般掌握的内容：

1、基于连续复小波变换的频率法故障测距

2、基于小波变换的行波故障选相

3、基于全频带小波能量相对熵的配网故障选线方法

4、基于小波变换的高压电器局部放电信号检测

5、基于小波变换的同步电机参数辨识

一般了解的内容：

1、小波熵理论

2、小波消噪

3、基于小波变换的输电线路行波故障测距

4、基于小波-相关分析的高压电缆双端故障测距

5、基于小波变换的电力变压器励磁涌流鉴别

6、电能质量

7、基于小波变换的电能质量检测

第八章数学形态学4学时

内容：

8.1引言

8.2数学形态学原理

8.3数学形态学滤波器

8.4基于形态学的信号奇异性检测故障测距

8.5形态学在电能质量扰动信号处理中的应用

8.6基于小波-形态学融合算法的设备局部放电信号检测

8.7基于形态学-小波包分解的相对能量故障选线自适应算法

8.8形态谱在配电网故障选线中的应用

8.9基于形态学梯度的输电线路快速选相元件

8.10变压器涌流鉴别的形态学方法

要求：

重点掌握的内容：

1、形态学基本运算的原理与性质

2、形态学各种滤波器的组成、滤波效果比较

3、多分辨形态学梯度的算法实现及其在奇异点检测中的应用

4、形态谱的概念、算法及其相关应用

一般掌握的内容：

1、基于小波-形态学融合算法的设备局部放电信号检测

2、基于形态学—小波包分解的相对能量故障选线自适应算法

3、基于形态学梯度的输电线路快速选相元件

一般了解的内容：

1、形态学在电能质量扰动信号处理中的应用

2、变压器涌流鉴别的形态学方法

第九章希尔伯特-黄变换4学时

内容：

9.1引言

9.2经验模态分解

9.3希尔伯特变换

9.4固有模态函数

9.5HHT的几个关键问题

9.6基于HHT的信号滤波

9.7信号奇异性检测的HHT算法

9.8基于HHT的低频振荡检测

9.9基于HHT的电能质量检测

9.10基于HHT的同步电机参数辨识

9.11基于HHT的局部放电在线检测

9.12基于HHT的中压配网故障选线

9.13基于HHT的超高速方向保护

9.14配电网铁磁谐振和谐波谐振产生机理分析

9.15基于HHT的铁磁谐振过电压辨识

要求：

重点掌握的内容：

1、经验模态分解

2、希尔伯特变换

3、固有模态函数

4、HHT时空滤波器

5、基于HHT的中压配网故障选线

6、基于HHT的铁磁谐振过电压辨识

一般掌握的内容：

1、基于HHT的电能质量检测

2、基于HHT局部放电在线检测

3、HHT的几个关键问题

4、基于HHT的信号滤波

一般了解的内容：

1、信号奇异性检测的HHT算法

2、基于HHT的低频振荡检测

3、基于HHT的同步电机参数辨识

4、基于HHT的超高速方向保护

5、配电网铁磁谐振和谐波谐振产生机理分析

第十章S变换2学时

内容：

10.1引言

10.2S变换基本理论

10.3S变换的性质

10.4广义S变换

10.5基于S变换的行波波头识别

10.6基于S变换的配网缆-线混合线路故障选线

10.7低频振荡模态的S变换检测

10.8基于S变换的电能质量扰动分析

10.9基于S变换的间谐波检测

10.10基于S变换与神经网络的涌流识别

10.11基于S变换和神经网络的输电线路故障分