希尔伯特-黄变换在电力系统故障检测中的应用研究

电力系统中的故障暂态信号多为非线性非平稳信号,希尔伯特-黄变换(HHT)被认为是专门针对非线性非平稳信号的分析方法.将HHT引入到电力系统故障检测中,利用经验模态分解(EMD)获得故障电流信号的本征模态函数(IMF),通过选取IMF并对其进行Hilbert变换,提取出IMF分量的瞬时频率和瞬时幅度.利用合成的IMF分量的Hilbert谱分布,对故障暂态进行了时间-频率-振幅的联合分析.仿真研究表明:基于HHT的故障检测方法能充分提取故障信息,故障定位准确,提高了故障检测的可靠性.     

希尔伯特-黄变换在电力系统故障检测中的应用研究

电力系统中的故障暂态信号多为非线性非平稳信号,希尔伯特-黄变换(HHT)被认为是专门针对非线性非平稳信号的分析方法。将HHT引入到电力系统故障检测中,利用经验模态分解(EMD)获得故障电流信号的本征模态函数(IMF),通过选取IMF并对其进行H ilbert变换,提取出IMF分量的瞬时频率和瞬时幅度。利用合成的IMF分量的H ilbert谱分布,对故障暂态进行了时间-频率-振幅的联合分析。仿真研究表明:基于HHT的故障检测方法能充分提取故障信息,故障定位准确,提高了故障检测的可靠性。     

HHT方法在电力系统故障信号分析中的应用

论文应用HHT方法来进行电力系统故障信号的分析.该方法利用经验模态分解法(EMD)将复杂的故障暂态信号分解成有限个固有模态信号(IMF),从而使Hilbert变换(HT)的瞬时频率具有实际物理意义.通过瞬时频率和进一步得到的Hilbeert边际谱,对故障暂态信号进行了分析.仿真结果表明:该方法可以从时频两方面同时对故障信号进行分析;能够实现对故障时刻的准确检测;能够提取、区分电力系统谐波分量;Hilbert边际谱的分辨率优于傅里叶谱.     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

基于希尔波特-黄变换的介损数字测量算法

准确提取基波电压和电流信号是检测介质损耗因素的关键。提出了一种新的介质损耗因数检测算法,采用希尔波特-黄变换(HHT)对试品电压和电流信号进行检测,通过经验模态分解法(EMD)提取信号的固有模态函数(IMF),再进行Hilbert变换,得到各自的瞬时频率,由瞬时频率进行介质损耗因数的准确检测。该算法无需同步采样,可以实时提取测量电压、电流信号的基波成分。仿真结果表明,HHT受采样数据长度、频率跟踪误差的影响较小,在非同步采样的情况下,具有良好的应用特性,能有效提高介质损耗因数检测的准确度。     

基于Hilbert-Huang变换的电缆线路单相接地故障定位研究

配电线路发生单相接地故障后,快速、准确地定位出故障点具有十分重要的意义。提出了一种新的故障行波信号时频分析方法,对故障发生后的线模分量和零模分量行波信号进行Hilbert-Huang变换(HHT),得到信号的瞬时频率,由瞬时频率检测出行波波头的到达时刻,通过线模和零模波头之间的时间差计算出故障位置。通过ATP/EMTP对该算法进行仿真,结果证实了算法的有效性。     

基于变分模态分解和S变换的故障行波检测方法

针对配电网运行环境复杂,现有行波检测方法HHT和S变换应对强噪声干扰下识别效果不理想的问题,结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和S变换有效分解非平稳信号的优势,提出一种耐受配电网噪声的故障行波检测方法,利用VMD将混有噪声的故障行波信号分解,获取不同尺度的固有模态分量IMFs,再经过S变换提取IMF1分量中的瞬时频率,最后准确辨识故障初始行波波头的到达时刻,解决EMD分解过程中模态混叠和端点效应现象,以及S变换在强噪声干扰条件下行波信号检测能力下降的问题。通过ATP/EMTP搭建仿真模型,结果表明,在强噪声干扰的条件下,所提检测方法相比于Hilbert-Huang变换和S变换,抗干扰检测效果更明显。     

EEMD在配电网电能质量扰动检测中的应用

鉴于引起配电网电能质量问题的扰动信号为非平稳信号,本文将基于集合平均经验模态分解(EEMD)的希尔伯特-黄变换(HHT)应用于配电网电能质量扰动检测.该方法通过对配电网电能质量扰动信号进行自适应分解,获得固有模态函数(IMF),再对IMF进行HHT获得准确的瞬时频率和瞬时幅值,可以准确刻画扰动发生时间、描述扰动信号的频率和幅值特征,同时克服经验模态(EMD)存在的模态混叠问题,为配电网扰动信号的检测提供了一种新的分析手段.通过配电网几种常见扰动信号进行仿真实验,结果验证了该方法的有效性.     

基于HHT的旋转机械油膜涡动和油膜振荡故障特征分析

将一种新的非平稳信号处理方法,即Hilbert-Huang (HHT)变换方法用于油膜涡动和油膜振荡的检测和时频分析。该方法先用经验模态分解(empirical mode decompo- sition,EMD)提取信号的固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,再对IMF作Hilbert变换求瞬时频率和幅值。该方法在早期油膜涡动中能够更加清晰地发现涡动二分频的存在,放大了涡动的故障特征,为早期故障诊断提供了方便。HHT时频分析能够定量刻画转子系统油膜涡动故障的快速发展过程,能够准确检测出油膜涡动故障产生的时间、频率和幅值信息,为故障诊断提供了时间方面的准确信息。试验数据分析验证了该方法的有效性。     

基于希尔伯特——黄变换的高压直流线路行波故障定位

提出了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的直流输电线路行波故障定位的方法。首先,对故障初始行波信号进行经验模态分解(EMD)得到固有模态函数(IMF),然后通过对IMF进行希尔伯特(Hilbert)变换得出其时频图,根据时频图中首个频率突变点确定出故障初始行波到达的时刻并且由其对应的瞬时频率值计算其波速度。最后,利用改进的双端行波故障定位原理计算出故障距离。在EMTDC环境下进行仿真分析,相关结果证实了所提方法的有效性。     

基于希尔伯特–黄变换的超高速方向保护研究

希尔伯特-黄变换(Hilber-Huang transform，HHT)是一种分析非平稳信号的有效方法。作者提出一种新的以HHT为基础的超高速方向保护方案，利用HHT来提取线路故障后的正、反向行波信息，通过对行波信号进行经验模态分解求出其高频部分(即第一个固有模态函数)，然后对固有模态函数进行Hilbert变换求取幅值，并利用幅值比较的方式来判断故障的时刻和方向。该方案克服了应用小波提取暂态故障信息时受到母函数选择限制的缺点。仿真结果证明了该方案的可行性和有效性，同时表明故障距离、接地电阻和故障初始角等因素对该方案影响很小     

基于三端法的HHT行波故障测距研究

输电线行波故障定位的技术关键在于提高捕捉故障行波波头信号到达时间的精确度以及行波波速度的确定。小波变换(Wavelet Transform,WT)是目前主要采用的波头识别算法,而希尔伯特-黄变换(HilbertHuang Transform,HHT)作为分析非平稳和非线性信号一种强大的工具值得深入研究,文章提出了基于三端测距法的HHT行波测距方法。采用Simulink建立输电线路仿真模型,通过haar、db4小波和HHT分析对比,结果表明HHT能更有效地提高故障定位精度,且克服了小波变换需要选择小波基函数和分解尺度的缺点。     

基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法

鉴于输电线路在线监测取得了长足的进步,针对目前行波定位法中波头检测算法存在缺陷和波速测定精度差的不足,本文提出了基于导线电流三测量点局域均值分解(LMD)的行波故障定位新方法。该方法首先对测量点电流线模分量进行局域均值分解,然后根据分解得到的第一个PF分量瞬时频率曲线的首个频率突变点来确定行波波头第一次到达测量点的时刻。其次,根据相位差动保护原理判断出故障点所在线路段,并利用无故障段线路的长度和故障行波到达其两端测点的时间差之比计算出故障行波波速。最后,通过双端行波法的定位原理计算出故障距离。仿真结果表明,本文定位方法同基于小波变换或希尔伯特-黄变换的定位方法相比具有较高的定位精度。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

基于希尔伯特-黄变换和小波变换的500kV变电站谐振数据对比分析

谐振数据分析是谐振实时监测装置研制和谐振抑制的基础。文章对500 k V变电站实际谐振数据,采用希尔伯特-黄变换和小波变换方法进行对比分析。首先对谐振数据进行经验模态分解(EMD)得到谐波信号的本征模态函数(IMF),再对各个IMF进行希尔伯特变换,获得各个IMF分量的瞬时频率和瞬时幅度;然后选取合适的小波基对同组谐振数据进行分析;最后总结了两种检测方法的优缺点和500 k V变电站实际谐振谐波成分的幅频特性。