专利名称：采用hht的电力系统谐波分析方法
技术领域：
本发明采用HHT的电力系统谐波分析方法，属于电力系统电能质量分析技术领域。
背景技术：
Huang等人在1998年提出了 一种全新的时间序列信号分析方法-
HHT (Hilbert-Huang Transform)，该方法是对以傅里叶变换为基础的线性和稳态谱分析的一个重大突破，是针对非线性非平稳信号的分析方法。HHT包含两个过程:首先通过经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)将信号分解成有限个本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量,然后对IMF进行Hilbert变换得到瞬时频率和瞬时幅值；EMD是HHT的核心过程，因为只有对经过EMD之后的MF进行Hilbert变换，得到的瞬时频率和瞬时幅值才具有物理意义。EMD在实际的应用中存在模态混叠的问题，当信号中的2个组成分量的频率在2倍频内时，EMD无法将其分解开；DEERING R和KAISER J F发表的《The use of amasking signal to improve empirical mode decomposition》中提出 了掩蔽信号 EMD法，但构造掩蔽信号的两个参数选取难度较大，影响了该方法的进一步推广；SENR0Y N和SURYANARAYANAN S发表的《Two techniques to enhance empirical mode decompositionfor power quality applications》中提出了频率外差EMD方法,但由于EMD分解的误差和边界效应会在低频段产生伪模态分量，经频率外差后这些伪模态分量将翻转为高频分量，与真实高频分量混在一起而难以分辨；因此，在已有方法的基础上，合理采用HHT准确分析电力系统各次谐波是目前研究的热点和难点。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是:提供一种能够通过HHT获得原始信号完整的各模态函数分量的方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:采用HHT的电力系统谐波分析方法，包括以下步骤:
第一步:对电力信号采用HHT得到原始信号各模态函数分量，判断是否发生模态混叠，如果发生模态混叠，则进入第二步；
第二步:将电力信号原始信号中发生模态混叠部分从原始信号中分离出来，得到分析信号，然后进入第三步；
第三步:对分析信号依次进行傅里叶变换和滤波，然后进入第四步；
第四步:对滤波后的信号采用HHT得到分析信号各模态函数分量，然后进入第五步；第五步:将第一步中未发生模态混叠的模态函数分量与第四步中得到的分析信号各模态函数分量整合，获得原始信号完整的各模态函数分量。上述第一步中，通过HHT瞬时频率判断是否发生模态混叠。
上述第三步中，对分析信号进行傅里叶变换确定位于2倍频内的谐波分量，通过高通滤波和低通滤波将位于二倍频内的谐波分量分离开。本发明与现有技术相比具有的有益效果是:本发明提供一种采用HHT的电力系统谐波分析方法，通过HHT瞬时频率判断是否发生模态混叠，对模态混叠部分的信号傅里叶变换确定位于2倍频内的谐波分量，之后通过高通低通滤波将混叠分量分离，解决了常规EMD的模态混叠问题；将滤波后获得各模态函数分量与之前未发生混叠部分整合，从而获得原始信号完整的各次谐波及相应的频率和幅值；能够有效的克服由于模态混叠而导致的HHT分析不准确问题，方法简洁，准确性高。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明:
图1是采用HHT检测谐波的流程；
图2是信号的常规EMD方法分解结果；
图3是各IMF的瞬时频率；
图4是X(t)的傅里叶谱分析；
图5是滤波后EMD分解结果；
图6是滤波HHT后各IMF的瞬时频率；
图7是滤波HHT后各IMF的瞬时幅值；
具体实施例方式本发明采用HHT的电力系统谐波分析方法，包括以下步骤:
第一步:对电力信号采用HHT得到原始信号各模态函数分量，判断是否发生模态混叠，如果发生模态混叠，则进入第二步；
第二步:将电力信号原始信号中发生模态混叠部分从原始信号中分离出来，得到分析信号，然后进入第三步；
第三步:对分析信号依次进行傅里叶变换和滤波，然后进入第四步；
第四步:对滤波后的信号采用HHT得到分析信号各模态函数分量，然后进入第五步；第五步:将第一步中未发生模态混叠的模态函数分量与第四步中得到的分析信号各模态函数分量整合，获得原始信号完整的各模态函数分量。上述第一步中，通过HHT瞬时频率判断是否发生模态混叠。上述第三步中，对分析信号进行傅里叶变换确定位于2倍频内的谐波分量，通过高通滤波和低通滤波将位于二倍频内的谐波分量分离开。HHT方法的具体内容如下所示:
一、经验模态分解
经验模态分解将信号分解为不同尺度特征的固有模态函数分量，这些固有模态分量满足以下两个条件:
1、极值点的个数和过零点的个数相等或者最多相差1:
2、在任意时刻，由极大值和极小值构成的上下包络线的平均值为O。任意信号SU)，将其分解为各本征模态函数分量的步骤如下:1、对所有局部最大值点做三次样条插值，形成上包络线:
2、对所有局部最小值点做三次样条插值，形成下包络线；
3、计算上下包络线的平均值曲线耗，则信号5(0与JZ1之差即为第一个部分八:
权利要求
1.采用HHT的电力系统谐波分析方法，其特征在于:包括以下步骤: 第一步:对电力信号采用HHT得到原始信号各模态函数分量，判断是否发生模态混叠，如果发生模态混叠，则进入第二步； 第二步:将电力信号原始信号中发生模态混叠部分从原始信号中分离出来，得到分析信号，然后进入第三步； 第三步:对分析信号依次进行傅里叶变换和滤波，然后进入第四步； 第四步:对滤波后的信号采用HHT得到分析信号各模态函数分量，然后进入第五步；第五步:将第一步中未发生模态混叠的模态函数分量与第四步中得到的分析信号各模态函数分量整合，获得原始信号完整的各模态函数分量。
2.根据权利要求1所述的采用HHT的电力系统谐波分析方法，其特征在于:上述第一步中，通过HHT瞬时频率判断是否发生模态混叠。
3.根据权利要求2所述的采用HHT的电力系统谐波分析方法，其特征在于:上述第三步中，对分析信号进行傅里叶变换确定位于2倍频内的谐波分量，通过高通滤波和低通滤波将位于二倍频内的谐波分量分离开。
全文摘要
本发明采用HHT的电力系统谐波分析方法，属于电力系统电能质量分析技术领域；解决的技术问题是提供一种能够通过HHT获得原始信号完整的各模态函数分量的方法；采用的技术方案是包括以下步骤对电力信号采用HHT得到原始信号各模态函数分量，判断是否发生模态混叠，将电力信号原始信号中发生模态混叠部分从原始信号中分离出来，对分析信号依次进行傅里叶变换和滤波，对滤波后的信号采用HHT得到分析信号各模态函数分量，将未发生模态混叠的模态函数分量与分析信号各模态函数分量整合，获得原始信号完整的各模态函数分量；本发明适用于电力部门。
文档编号G01R23/16GK103163372SQ20131009922
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者李育灵, 郭芳霞, 张涛, 张璨, 文福拴, 王俊红, 王建军, 刘焕磊, 陈建军, 安成万, 魏子琪, 弓晓亮 申请人:山西省电力公司长治供电分公司, 国家电网公司