基于小波－数学形态学和Hilbert的谐波分析

充分利用小波和数学形态学的优势,有效地将两者结合,再用Hilbert变换来提取谐波的幅值和频率,有效地克服了FFT方法和相位分析方法的缺点。首先将谐波信号进行小波分解,得到一系列小波系数,再对每一层的小波系数利用数学形态学进行平滑处理,最后通过对小波变换产生的每个频率分量对应的波形进行Hilbert变换及拟和计算,得到谐波的幅值、相位和频率,实现了对电力系统谐波的准确分析。仿真表明,该方法能够准确地检测出电力系统谐波,具有很好的实用价值。     

基于小波-数学形态学和Hilbert的谐波分析

充分利用小波和数学形态学的优势,有效地将两者结合,再用Hilbert变换来提取谐波的幅值和频率,有效地克服了FFT方法和相位分析方法的缺点.首先将谐波信号进行小波分解,得到一系列小波系数,再对每一层的小波系数利用数学形态学进行平滑处理,最后通过对小波变换产生的每个频率分量对应的波形进行Hilbert变换及拟和计算,得到谐波的幅值、相位和频率,实现了对电力系统谐波的准确分析.仿真表明,该方法能够准确地检测出电力系统谐波,具有很好的实用价值.     

基于复小波变换相位信息的谐波检测算法

小波变换因其良好的时频局部化特性，可用来进行谐波分析。但由于不同尺度的小波函数在频带相互混叠，使得现有利用小波系数幅值及在此基础上改进的各种算法都无法实现谐波的准确检测。该文提出利用复小波变换的相位信息来分析谐波的方法，利用改进递归复小波变换在不同尺度时，信号复小波变换系数的相位变化周期来确定信号的谐波频率，进而确定谐波的幅值；与FFT和幅值检测法相比，该方法能消除FFT算法的频谱泄露，提高了谐波检测的精度，且适用于含有非整数次谐波的信号。通过在LabVIEW中的实例验证，说明该方法能有效地消除FFT算法的频谱泄露和小波函数频带混叠造成的不良影响，有效地提高了谐波检测的精度。     

基于CWT和DWT相结合的谐波检测

提出了一种基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)相结合的电力系统谐波检测方法。首先利用CWT系数的幅值来检测谐波频率,该过程不用事先根据谐波次数确定分解层数,而只是确定尺度范围及步长,即可得出各次谐波频率。然后根据确定的谐波成分利用DWT来检测谐波幅值,并通过Matlab软件进行了仿真分析。仿真结果表明该方法有效地解决了基于离散小波变换的谐波检测方法中谐波次数未知而无法确定分解层数的难题,并能精确可靠检测各次谐波频率和相应的幅值。因此,CWT和DWT相结合是一种有效的电力系统谐波检测方法。     

基于希尔伯特-黄变换的电力系统谐波分析

准确的谐波分析对电力系统稳定具有重要意义。为克服FFT方法与小波分析方法的缺点,提出将希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)用于谐波分析。将谐波信号进行经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD),得到一系列经验模态函数(intrinsic mode function, IMF)。由于不同的IMF对应不同的谐波分量,通过对每个IMF分量进行Hilbert变换(HT)及最小二乘拟和,最终可以得到各次谐波的幅值、频率和相位,从而实现电力系统谐波的准确分析。在经验模态分解过程中,采用了分段三次Hermite插值,并通过添加极值的方法减轻边缘效应的影响,使谐波分析能够更准确。仿真表明,Hermite插值比三次样条插值对谐波分析更具优势。该方法分析电力系统谐波精度高,能够取得满意的效果。     

基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计

由于传统Prony算法对谐波与间谐波的检测易受噪声影响,为了提高参数估计精度,准确提取谐波和间谐波的频率、幅值和相位,提出了一种基于数学形态学和改进Prony算法的谐波与间谐波参数估计方法.该方法主要思路是先用数学形态学构建形态滤波器去除噪声,可以克服传统Prony算法对噪声敏感的不足;然后再将去噪拟合后的谐波信号进行改进Prony分析.该方法针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性参数的求解过程,对比小波消噪求解谐波各参数的方法优化了去噪效果.通过MATLAB对谐波信号进行编程分析,发现该方法在噪声情况下仍能得到较高精度的谐波与间谐波幅值、频率和相位参数估计,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于Synchrosqueezing小波变换的谐波和间谐波检测方法

非线性电力元件的广泛使用使电力系统的谐波和间谐波污染越来越严重。为准确计算谐波和间谐波的参数特征,以有效克服噪声影响,提出基于Synchrosqueezing小波变换的谐波和间谐波的一种检测方法。首先对电力系统信号进行连续小波变换;然后确定同步挤压阈值,对连续小波变换结果进行同步挤压,并利用同步挤压结果计算电力信号主频率;最后,设置提取频率区间,将电力信号分解为一组内蕴模态类函数分量(IMT),并结合Hilbert变换及最小二乘拟合,精确计算噪声背景下谐波和间谐波的幅值与频率。通过模拟信号和实测信号对所提方法有效性进行了分析,实验结果表明,与Prony和HHT方法相比,本文方法通过同步挤压有效抑制了噪声干扰,谐波和间谐波的检测精度有较好的提高。     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析。通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位。仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现。     

基于小波和短时傅里叶变换的电网谐波分析

为了测量电网中的波动谐波,将小波变换和短时傅里叶变换方法相结合用于电网谐波分析.通过小波变换设计出一组带通滤波器来分离出基波和各次谐波,并采用短时傅立叶变换计算出基波和各次谐波的幅值、频率和相位.仿真结果表明,当信号中存在高斯白噪声时该算法仍可准确检测出基波和2到63次谐波的幅值、频率和相位,且算法简单易于实现.     

基于最小二乘法和复连续小波变换的电力系统间谐波测量方法

将最小二乘法和复连续小波变换相结合,提出了高精度稳态间谐波测量方法。该方法应用最小二乘法对整个测量频带进行函数拟合,得到了间谐波分量的个数,利用复连续小波变换的带通滤波特性精确测量了各个间谐波分量的频率和幅值。Matlab的仿真结果表明,该方法能够准确测量间谐波分量的频率和幅值,计算量较小。     

基于空间谱估计技术的间谐波小波检测算法

针对傅里叶算法检测间谐波时存在频谱泄漏和栅栏效应而导致检测精度不理想的问题,提出一种基于空间谱技术与连续小波变换相结合的间谐波检测算法.算法首先采用总体最小二乘-旋转不变子空间方法计算出谐波和间谐波分量的频率,再根据得到的频率确定连续小波变换的尺度因子,最后选择CMW小波对信号进行分解,由分解系数计算出各次间谐波分量的幅值和相位.仿真结果表明,该算法与傅里叶算法相比,不存在频谱泄漏和栅栏效应,有效提高了检测精度.     

梯形小波变换及其在电力系统频率跟踪中的应用

提出了梯形复值小函数及其相应的复值小波变换。梯形复值小波函数具有良好的局部化特化和对称性,借助它能准确地分辨出信号中所包含的幅值信息和相位信息。梯形小波函数具有平坦的频率特性,因而梯形小波变换较容易捕捉到信号的频率偏移。文中利用梯形复值小波变换,对电力系统的频率突变信号进行了频率跟踪,同时分析了发电机失磁故障信号频率变化情况,证明了基于梯形复值小波变换的电力系统频率跟踪是一种有效的方法。     

利用小波傅里叶变换的谐波与间谐波检测

为有效检测快速变化和持续时间短的谐波与间谐波,分析了傅立叶变换检测谐波与间谐波的方法,并在此基础上探讨了利用小波变换进行检测的基本原理,提出了利用小波变换系数傅立叶变换幅值来分离谐波与间谐波的算法。该方法使用Morlet函数作为小波变换的小波基,根据小波变换系数傅里叶变换的幅频特性的突出点来检测谐波与间谐波的幅值与频率。仿真结果与理论分析表明,小波变换具有良好的时域与频域局部化特性,小波变换系数傅里叶变换幅值能有效检测谐波与间谐波,并在检测持续时间短的谐波与间谐波方面有很大优越性。     

电力系统谐波源及谐波检测方法研究

近年来,谐波污染已成为影响电力系统安全稳定运行的重要因素之一。文章在总结谐波检测方法的研究基础上,首先对整流性负荷和冲击性负荷两种谐波源的谐波产生机理进行了简要分析,阐明电力系统中主要存在的谐波成分;再介绍目前常用的FFT变换和小波变换两种谐波检测方法;最后,通过Matlab仿真软件对模拟构建的谐波模型和变电站实测数据进行分析,并对比了两种检测方法的优势和不足。分析证明,傅里叶分析是能够准确地反映信号幅值和相位的频域特征,而小波变换能直观地显示基波和各次谐波在时域和频域的波形信息。在实际的工程应用中需要选择适当的算法,结合各种谐波检测方法的优势,以便得到快速准确的结果。     

基于EMD的Hilbert变换应用于暂态信号分析

将一种新的非平稳信号处理方法--基于经验模态分解(EMD)的希尔伯特(Hilbert)变换方法,应用于电力系统暂态信号分析中。通过EMD方法提取信号的固有模态函数(IMF),再进行Hilbert变换,求瞬时频率、瞬时振幅,得到信号的Hilbert谱,进而得到Hilbert边际谱,对故障暂态和扰动信号进行了分析。通过瞬时频率进行故障暂态和扰动时刻的准确检测;通过Hilbert边际谱与傅里叶幅值谱的比较,表明Hilbert边际谱在分辨率上具有明显的优越性。该方法为电力系统暂态信号分析提供了一种新的分析手段。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于EMD的Hilbert变换应用于暂态信号分析

将一种新的非平稳信号处理方法——基于经验模态分解(EMD)的希尔伯特（Hilbert）变换方法，应用于电力系统暂态信号分析中。通过EMD方法提取信号的固有模态函数（IMF），再进行Hilbert变换，求瞬时频率、瞬时振幅，得到信号的Hilbert谱，进而得到Hilbert边际谱，对故障暂态和扰动信号进行了分析。通过瞬时频率进行故障暂态和扰动时刻的准确检测；通过Hilbert边际谱与傅里叶幅值谱的比较，表明Hilbert边际谱在分辨率上具有明显的优越性。该方法为电力系统暂态信号分析提供了一种新的分析手段。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于数学形态学和HHT的谐波和间谐波检测方法

非线性电力元件的应用使电力系统的谐波污染问题日益突出。为准确检测谐波和间谐波参数,提出了基于数学形态学和希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的谐波和间谐波检测方法。为有效抑制多种噪声,对现有数学形态滤波器进行了改进,使之保留了原信号的主要特征,并运用经验模态分解处理消噪后的信号,得到了一组经验模态函数分量。对每个经验模态函数分量进行希尔伯特–黄变换,可准确得到其瞬时频率和瞬时幅值,实现了在噪声背景下对谐波和间谐波的检测。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性,表明其可提高谐波和间谐波的检测精度。     

基于分数阶小波变换的电力系统谐波检测方法

针对稳态和暂态谐波检测易受噪声干扰的问题,提出一种基于分数阶小波变换(fractional wavelet transform,FRWT)的电力系统谐波检测方法。首先,通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测出各频谱的频率,根据频率确定分解层数;其次,利用FRWT对信号进行分解和重构,实现基波与各次谐波分量的分离;最后,对各次谐波分量进行Hilbert变换(Hilbert transform,HT),获取各次谐波分量的频率和幅值检测结果以及暂态扰动的起止时刻。对多种谐波信号的仿真试验结果表明,FRWT方法可以有效实现对含噪信号中稳态和暂态谐波的检测,即使信噪比较低也能保证各项结果的检测精度,证明FRWT方法是检测谐波的一种有效新方法。     

一种基于粒子群优化算法的间谐波分析方法

电网中常存在许多频率与基波成非整数倍的间谐波,准确分析间谐波特征对电力系统具有重要意义.本文首次将粒子群优化算法应用于电力系统间谐波分析,提出了一种BT谱估计与粒子群优化算法相结合的间谐波分析方法.首先通过BT谱估计获取间谐波信号模型的阶数,并得到信号中谐波/间谐波的个数及频率初值,然后应用改进粒子群优化算法对谐波/间谐波的幅值和相位进行参数优化估计,最终实现了间谐波幅值、频率和相位三个特征的较高精度分析.仿真实验结果验证了方法的有效性.     

数学形态学在电力系统中的应用综述

数学形态学是一种非线性信号处理和分析工具,对电力系统信号的特征提取完全在时域中进行,且幅值不偏移和相位不衰减,很多性质优于小波分析理论,其发展正在受到越来越多关注,但是系统的总结该技术的应用及研究并不多见。文中阐述了数学形态学的基本理论,并介绍了电力系统常用的一些形态学方法,在将形态学与小波分析进行比较后,综述了数学形态学在电力系统中的应用,如暂态信号谐波分析、奇异点检测与消噪、电能质量检测、故障诊断、继电保护与故障测距,分析了其与电力系统中其他理论或方法如小波变换、分形理论、神经网络等的结合。结论提出了若干需要解决的问题,并展望了其在电力系统中的应用前景。