采用快速原子分解的电能质量扰动信号参数辨识

采用原子分解能够准确提取电能质量扰动信号的幅值、频率、相位以及扰动起止时刻等特征量。但在原子分解过程中需要作大量的计算,计算速度缓慢。针对这一问题,根据信号的特点采用快速原子分解方法将Gabor原子库分为5层,简化每一层的索引参数。首先利用快速傅里叶变换测出信号的主要频率点和通过小波变换粗提取扰动起止采样点序列,然后将信号依次通过Gabor原子库每一层,从每一层中搜索到对应的最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对最佳匹配原子进行优化,最后转化为衰减正弦量原子,以残余正弦信号的能量作为判断终止条件。算例仿真结果表明,该方法能够准确对电能质量参数进行辨识,并且运算速度有较大提高,验证了所提方法的有效性和实时性。     

基于EEMD的HHT在电能质量多扰动分类识别中的应用

现有的电能质量扰动分类识别方法对电能质量多扰动的分类准确性和识别能力较低,本文提出了将基于聚类经验模态分解(EEMD)的希尔伯特—黄变换(HHT)应用于电能质量多扰动的分类识别方法。它依据电能质量多扰动信号就是在电能基波上叠加不同频率和不同幅值波形的特性,首先利用EEMD对含扰动信号分解得到信号的固有模态函数(IMF),滤除残余噪声后,将得到的IMF分量作为特征值对扰动进行分类,再对IMF进行Hilbert变换得到其瞬时频率和瞬时幅值,瞬时频率的突变点反映电能质量扰动的起止时刻,瞬时幅值反映电能质量扰动的幅度,根据对突变点的观测实现对各个扰动的准确识别。Matlab仿真分析结果表明,该方法能够准确的对电能质量多扰动的扰动类型进行分类,并确定电能质量各个扰动信号的时间、幅值和频率。     

应用原子分解的电能质量扰动信号特征提取方法

提出一种应用原子分解实现的电能质量扰动信号特征提取方法.该方法以Gabor原子库和匹配追踪算法为基础,从扰动信号中迭代求取Gabor原子成分,再将Gabor原子转化为衰减正弦量原子,获得电能质量信号中各种扰动成分参量化的原子解析表示.用初始残余能量的阈值作为原子分解迭代终止条件,以改善特征提取效果.该方法可准确定量地提取各扰动成分的起止时刻、幅值、频率和变化规律等扰动特征,适用于暂态扰动、稳态扰动和多重扰动.算例分析验证了所提出的方法的有效性.     

基于改进小波阈值函数和奇异值分解的电能质量扰动检测定位

为了在噪声环境下准确提取电能质量扰动特征,本文提出基于改进小波阈值函数去噪和奇异值分解的电能质量扰动检测定位方法。首先构建改进小波阈值函数对含噪电能质量扰动信号降噪,利用经验模态分解的信号频带划分能力,实现降噪后扰动信号各模态的有效分离,再采用希尔伯特变换提取各模态幅值、频率等特征信息,同时基于奇异值分解实现对扰动信号的起止时刻的有效定位。最后分别采用不同类型的电能质量扰动信号进行仿真实验,实验证明本文提出的算法不仅具有良好的抗噪性能,同时具有较高的定位准确度和良好的鲁棒性。     

基于DILCD和SDEO的电能质量扰动检测新方法

针对局部特征尺度分解(LCD)出现的模态混叠现象,提出了基于微积分局部特征尺度分解(DILCD)和对称差分能量算子(SDEO)的电能质量扰动信号分析方法。首先选取电力系统中的暂降、暂升,谐波、间谐波,衰减振荡等单一及其复合扰动信号分别进行DILCD分解可得到若干个内禀尺度分量(ISC);然后利用SDEO解调ISC分量求取瞬时频率和瞬时幅值,定位扰动发生的起止时刻。仿真结果表明,该方法能有效检测分析非平稳电能质量扰动信号,获得的瞬时幅值波动、端部效应小,频率检测精度高,时间定位准确。     

结合滑动窗奇异值分解的EEMD暂态电能质量扰动检测法

为了解决噪声、模态混叠等原因造成提取电能质量扰动信号的时频特征不清晰的问题,根据电能质量扰动信号具有非平稳、不确定性以及周期性强的特点,应用总体经验模态分解(ensemble empirical model decomposition,EEM D)的方法对电能质量扰动信号进行分解,基于滑动窗奇异值分解(singular value decomposition,SVD)数据压缩方法对EEMD分解得到的一系列固模函数(intrinsic mode function,IMF)分量组成的矩阵进行了重构,并对重构后的IMF分量作Hilbert变换降维,提取了扰动信号时间、频率、幅值上的特征。对比传统的EEMD算法,新方法能更加准确定量地提取各个扰动成分的起始时刻、幅值、频率等扰动特征,同时能够有效抵御噪声的干扰,克服了以往只能通过人为选取IMF分量来提取扰动时频特征过于主观的缺点。算例仿真的结果验证了该方法的有效性。     

风电接入的电力系统电能质量扰动的检测与定位

风能的波动性、间歇性和随机性等特性使接入风电的电力系统运行特性和电能质量受到复杂的影响。针对风电接入的电力系统电能质量扰动问题,重点研究电能质量扰动的小波检测方法,提出了基于Euclidean分解算法的db4复小波的提升方案。通过Euclidean分解算法得到复小波提升方案,求取了db4复小波自适应提升因子并构建了分解与重构模型,对扰动信号和基波分量进行提升变换后得到幅值和相位信息分别作差。利用幅值差和相位差来确定扰动的幅度和时间,并根据扰动段的幅值差和相位差值实现了扰动起止时刻定位。基于Matlab的仿真结果表明,与复小波相比,该方法能进一步提高风电接入电力系统电能质量扰动信号定位的速度和精度。     

自适应辛几何模态分解和短时能量差分因子在电能质量扰动检测中的应用

针对电网中电能质量扰动信号在强噪声环境下扰动时刻难以准确检测问题,该文提出一种基于自适应辛几何模态分解（SGMD）和短时能量差分因子的电能质量扰动检测算法。基于自适应SGMD改进传统SGMD的滤波重构环节,准确重构电能质量扰动信号,计算重构信号的短时能量,推导基于短时能量的无参自适应阈值算式,构建短时能量差分因子,据此开发基于虚拟仪器的电能质量扰动检测平台,以实现电能质量扰动准确实时检测。仿真和实测结果表明,该文提出的算法在噪声环境下对单一扰动、复合扰动与过零扰动,均能有效地检测扰动起止时刻,且能有效地克服扰动幅值波动对检测结果的影响,相较于现有检测算法,其测量结果更加快速准确。     

基于EEMD和Teager能量算子的电能质量扰动检测

针对电能质量扰动检测的问题,结合经验模态分解（EMD）理论和总体平均经验模态分解（EEMD）算法以及Teager能量算子（TEO）,提出基于EEMD和Teager能量算子的电能质量扰动检测方法。利用经验模态分解方法,将电力系统监测信号分解成不同特征时间尺度的单分量固有模态函数（IMF）,用Teager能量算子计算各固有模态函数的瞬时幅值和频率,得到扰动信号的幅值谱。该方法充分利用了EEMD的自适应性与Teager算子的快速响应能力,仿真试验结果验证了该方法的有效性。     

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。     

Hilbert-Huang变换方法在谐波和电压闪变检测中的应用

将一种新的非平稳信号处理方法,即HHT(HilbertHuang Transform)方法用于检测与时频分析典型的电能质量扰动信号,如谐波、电压闪变与波动信号.该方法由经验模态分解法(EMD)及Hilbert变换两部分组成,先用EMD提取信号的固有模态函数(IMF)分量,再对IMF作Hilbert变换求瞬时频率和幅值.该方法可以从时域和频域两方面同时对信号进行分析,能够准确检测出突变、非平稳谐波和电压闪变信号的时间、频率和幅值信息.仿真分析结果表明了该方法检测非平稳电能质量扰动信号的有效性.     

基于变分模态分解的电能质量扰动检测新方法

为了更加准确地提取扰动信号特征,提出了基于变分模态分解(VMD)的电能质量扰动检测新方法。该方法由VMD和希尔伯特变换(HT)2个部分组成。首先,对扰动信号进行傅里叶变换以确定VMD的预设分解尺度;然后,利用VMD将扰动信号分解为系列调幅-调频函数之和;最后,对每个调幅-调频函数进行HT,求取瞬时幅值和瞬时频率,进而确定扰动信号特征。较之希尔伯特-黄变换和局部均值分解方法,VMD方法不仅可分析不同时间支集的扰动信号,处理复合扰动和频率相近的奇数次谐波,也不存在模态混叠,获取的瞬时幅值和瞬时频率更加准确。仿真信号和变电站电容器组投入时的电压信号分析结果证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于最优组合赋权改进S变换的电压暂降检测方法

电压暂降是电能质量问题的一种,为了能更准确快速地对电压暂降进行检测分析,文章提出了一种基于改进S变换的电压暂降信号检测方法,利用基频幅值差分平方向量检测电压暂降信号的起止时刻,通过定义起止时刻误差、暂降深度误差、局部标准差、峰度和能量五个指标得到其与改进S变换高斯窗调节因子的关系曲线,应用最优组合赋权法对该五项指标进行赋权,从而得到S变换的最优参数。仿真结果表明,通过文中提出的方法易于得到基频幅值差分平方向量曲线以及突变点曲线,从而更准确地定位暂降发生的起止时刻;相位跳变曲线能够更好地反映电压暂降的相位跳变情况;基频幅值曲线能够更准确地检测出电压暂降的暂降深度;时间幅值平方和均值曲线能更精确地反映电压暂降发生的起止位置。     

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ITD的电网故障行波信息提取新方法

为精确提取行波信号包含的故障信息,提高电网故障行波特征检测的准确度,提出了一种提取暂态行波信息的新方法。该方法采用固有时间尺度分解原理（ITD）分析故障行波信号,将其分解成若干固有旋转分量和趋势余量,提取故障分析所需高频分量,计算各个分量的瞬时相位和频率,精确确定初始行波到达的时间。算例对比和仿真分析结果表明,该方法在局部特征信息保留和分解速度上比经验模态和局部均值分解有优势,用于电网故障定位具有较高的精度和效率。     

基于EMD的WVD分布方法在电力系统低频振荡监测中的应用

为了更加准确地进行电力系统低频振荡分析,引入了一种新的非线性、非平稳信号的处理方法-EMD(经验模态分解)的维格纳—威力分布(WVD)方法,通过EMD分解以及WVD算法处理分析非线性和非平稳电力信号的局域动态行为和特征,得到低频振荡的模态参数-振幅、频率、阻尼比、相位、开始与结束时刻。该方法准确地反映了系统所包含的多个振荡模式在时间上的变化规律以及模式之间的互相影响,并且有着高分辨率和有效地处理少量样本的短数据的优势,可提高识别能力和处理效果。通过多次试验表明该方法能够较准确地识别振荡特征。     

基于HHT的电能质量扰动定位与分类

针对电能质量扰动定位和识别分类的需求,提出了一种基于HHT的电能质量扰动定位与分类的新方法。采用HHT算法对电能质量扰动信号进行变换,获得瞬时幅值、Hilbert谱和边际谱,并利用Hilbert谱对扰动信号进行定位。从瞬时幅值、Hilbert谱和边际谱中提取特征量,为决策分类树提供判断依据以便进行分类识别。仿真实验结果表明,采用HHT算法与决策分类树相结合的电能质量扰动定位与分类不需训练,提取的特征量少而有效,分类识别的效果较好,具有良好的抗噪性能。     

基于改进HHT和决策树的电能质量扰动辨识

为了准确辨识电能质量扰动的类型,以实现电能质量问题的有效治理,提出一种基于改进希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)和决策树的电能质量扰动辨识方法。该方法先采用改进的基于斜率的方法(improved slope based method,ISBM)抑制希尔伯特-黄变换算法的端点效应,然后利用改进的HHT方法进行电能质量扰动信号的分析;从得到的瞬时频率曲线中提取频率成分、扰动持续时间和扰动持续期间频率3个特征量,并从瞬时幅值曲线中获取扰动期间电压幅值;最后构建分类决策树,将这4个特征量作为判断依据,实现扰动信号的分类和识别。根据各类电能质量扰动信号的数学模型,产生大量的测试样本进行仿真测试,结果证明了该方法的有效性和准确性,并且与现有的2种扰动辨识方法进行对比,结果表明该方法具有更高的识别准确率,能准确辨识出电能质量扰动的类型。