变分模态分解在电力系统谐波检测中的应用

针对电能质量分析中的谐波检测问题,将变分模态分解(VMD)应用到电力系统谐波检测中。利用VMD对信号的频带划分能力,实现各谐波模态的有效分离。对谐波信号进行频谱预分析确定VMD模态分解数,采用Hilbert变换提取各谐波模态幅值、频率等特征信息,通过基于奇异值分解的扰动定位方法对暂态谐波起止时刻与幅值变化时刻进行准确定位。不同类型谐波信号仿真实验验证了该方法的有效性,在无噪声与较低信噪比情况下均具有较高检测精度,具有良好的噪声鲁棒性。     

基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法

针对噪声干扰下的稳态以及暂态谐波检测问题,首次提出一种基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法。首先利用经验小波变换从电力谐波信号中提取出一组具有紧支撑频谱的调幅-调频分量,实现各次谐波与基波信号的分离。接着对分离出的谐波分量进行Hilbert变换,从而获取各次谐波的幅值和频率检测参数以及暂态谐波的扰动起止时刻。对多类谐波信号的仿真结果表明,所提方法有效避免了传统Hilbert-Huang变换存在的模态混叠问题,即使在低信噪比下也能实现多频谐波信号的自适应分解,在确保各类参数检测结果精度的同时,兼具良好的噪声鲁棒性和检测实时性。     

基于SST的间谐波检测方法

针对间谐波容易被噪声淹没、幅值小等难以提取的问题,首次提出一种基于同步挤压小波变换(synchrosqueezing wavelet transform,SST)的间谐波检测方法。利用SST将含有间谐波的电力信号分解为一组内蕴模态类函数分量(intrinsic mode type functions,IMTs),进而提取出间谐波信号。然后对每个IMTs进行希尔伯特变换,从而获得其瞬时幅值和频率。由于SST准确的模态分离能力,间谐波的瞬时频率和幅值实现了较高精度的获取,与传统的希尔伯特黄变换和小波方法相比,该方法对于频率接近的间谐波的分离能力更强,且对噪声有更强的鲁棒性。仿真和实测数据验证了该方法的有效性,表明其是检测间谐波的有效新方法。     

基于SWT的电力系统基波检测

在噪声混入含有基波的信号时,传统的时频分析方法在基波提取过程中易出现模态混叠。为了准确检测出基波分量,利用时频分析精度较高的同步挤压小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform, SWT)实现基波检测。首先,采用SWT将含有基波的信号分解为一组内蕴模态类函数(Intrinsic Mode Type functions, IMTs),第一个分量IMT1即代表基波。然后,该分量经Hilbert变换实现基波频率和幅值的测量。在谐波幅值瞬变、噪声混入、基波频率波动、间谐波频率靠近基波和谐波的情境下进行算法验证。实验结果表明,SWT能够准确提取基波,频率精度最高可达10?8量级,具有较强的抗噪性,且SWT的基波提取能力强于谐波和间谐波。     

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。     

CEEMD在电能质量扰动检测中的应用

为了解决总体平均经验模态分解(EEMD)处理非平稳、非线性信号的不足,提出了一种基于完全经验模态分解(CEEMD)的电能质量扰动检测新方法。首先采用CEEMD对含噪的电能质量扰动信号进行分解得到固有模态函数,并对固有模态函数进行Hilbert变换检测出瞬时幅值和瞬时相位特征参数。对所得瞬时幅值求取二阶导数得到模极大值点,提高了通过模极大值点定位扰动时刻的准确性。针对高频复合扰动采取两次CEEMD分解方法去除噪声与虚假分量有效提取出扰动成分,针对稳态扰动提出先去除谐波再提取闪变包络的检测方法。并通过Matlab仿真实验以及依托交流调压器负载实验和三电平实验平台的实测数据,验证了该方法既可以对未知扰动信号进行辨识区分,也可以确定电能质量扰动的时刻、类型、频率和幅值等特征参数。     

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VMD的谐波检测方法

针对电网谐波检测问题,分析已提出的几种传统的谐波检测方法,首次提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的电网谐波检测方法。运用VMD方法将所含谐波的电网信号分解为一系列的本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),然后对分解出的IMF分量采用希尔伯特黄变换(HilbertHuang transform,HHT),获得每一个IMF分量的瞬时频率和瞬时幅值。由于VMD方法能准确的分解出每一个IMF分量,因此所得到的瞬时频率和瞬时幅值达到了很高精度的获取,并且与在经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)所得到IMF分量Hilbert变换进行对比,说明了该方法比传统的Hilbert变换分解能力更强。为验证该方法对电网谐波的检测能力,将VMD算法与传统的瞬时无功功率谐波检测算法运用到实测数据中。仿真和实测数据表明,该方法是检测谐波的有效新方法。     

基于变分模态分解与Teager能量算子的谐波/间谐波检测方法

为了提高电力谐波信号中谐波/间谐波的检测精度,提出一种基于变分模态分解(VMD)与Teager能量算子相结合的检测新方法。利用相关系数法来确定VMD算法中的模态分解个数K;采用VMD对谐波/间谐波信号进行分解,得到一系列IMF分量;利用Teager能量算子对IMF分量进行解调分析,能够得到分量的瞬时幅值和频率,同时根据时频图中瞬时频率突变点,可准确定位暂态谐波/间谐波的起止时刻。在信噪比较低的情况下,将集合经验模态分解(EEMD)、VMD分别与Teager能量算子相结合进行谐波/间谐波检测的对比。仿真实验对比表明文中所提方法能将稳态、暂态谐波信号进行有效的分离,同时具有较高的检测精度和较好的噪声鲁棒性。     

基于改进HHT的电能质量扰动检测方法*

为了精确检测电网中复杂非平稳扰动信号的时频特性,提高希尔伯特-黄变换(HHT)方法的时频定位能力,本文提出一种基于改进HHT的电能质量扰动检测方法。针对电压暂降与短时间中断、谐波和复合扰动信号,该方法采用移动平均法对HHT得到的瞬时幅频参数进行均值化,进而从Hilbert谱中提取信号在不同时间和频率的能量密度,定位扰动信号的起止时刻。仿真结果表明,该方法能够准确、快速地获取谐波信号的频率成分、幅值及突变时刻,分析电压暂降与短时间中断信号的幅值及起止时刻,同样适用于复合扰动信号检测,相对于传统的HHT方法具有更高的精度及时频分辨率。     

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VMD-SWT联合算法的谐波/间谐波检测

针对现有电力系统谐波/间谐波检测方法中提取精度不高、对噪声敏感的问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)和同步挤压小波变换SWT(synchrosqueezing wavelet transform)的谐波/间谐波检测新方法.首先对含有谐波/间谐波的信号进行连...     

基于同步挤压小波变换的故障行波测距方法

针对输电线路故障行波波头识别困难、易产生频谱混叠的问题,提出一种基于同步挤压小波变换(SWT)的故障测距方法。利用SWT提取故障行波小波脊线,生成一组内蕴模态类函数分量(IMTs)。然后对IMTs进行Hilbert变换提取故障点特征量,进而标定首波头的到达时刻。最后根据双端测距原理计算出故障距离。与传统的希尔伯特_黄变换和小波变换相比,该方法实现了故障行波波头较高精度的识别和对频谱混叠的有效抑制,具有较高的测距精度,对噪声的鲁棒性更强。PSCAD仿真验证了该方法的有效性,且测距结果受故障距离和过渡电阻的影响较小。     

基于CEEMDAN和HT的谐波检测新方法*

经验模态分解(EMD)作为希尔伯特-黄变换(HHT)的重要组成部分,为了克服其在谐波检测中出现的模态混叠、端点效应问题,提出采用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和希尔伯特变换(HT)相结合的谐波检测新方法。文章首先在理论上对比分析了EMD、EEMD以及CEEMDAN算法,研究CEEMDAN算法的特性。再用CEEMDAN算法对原始信号进行分解,得到固有模态函数(IMF)。最后用HT算法对每阶IMF分量进行分析,检测到谐波中包含的瞬时幅频信息。算例仿真结果表明,相对于HHT算法对信号的处理能力,文中提出的方法在谐波检测中有效地克服了EMD算法的弊端,提高了信号分解精度。     

基于WPT和参数优化的VMD谐波检测方法

针对变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)在谐波检测中易受噪声影响、分解模态个数K难以确定的问题,提出一种基于小波包降噪(WPT)和参数优化的VMD谐波检测方法。首先,对谐波信号进行WPT降噪处理,然后对降噪后的信号进行VMD预分解,根据解析分量的瞬时频率均值选取最优的K值,最后对降噪信号进行最优K值VMD分解并提取频率,用希尔伯特变换进行幅值检测。仿真结果与对比表明,该方法能够有效的选择VMD分解模态个数,减小噪声影响,且具有良好的检测精度。     

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。     

Hilbert-Huang变换在电气化铁路谐波检测中的应用

将Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,HHT)用于电气化铁路谐波检测中,应用该方法可以提取任意频次的谐波信号。为了解决直接应用经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)方法可能出现的模态混叠问题,文中采用基于傅里叶变换(Fourien tranform,FT)的EMD方法对电气化铁路谐波信号进行提取。首先利用傅里叶变换对指定频率部分进行滤波,然后分别进行HHT变换,再重新组合,即可得到信号全部完整的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,进而计算其Hilbert谱,得到谐波信号的Hilbert谱值。对电气化铁路牵引变电站实测谐波电压、电流数据进行了分析,仿真结果表明利用改进的HHT方法可以得到电气化铁路各次谐波的准确时频分布。