一种基于改进HHT的电压闪变检测算法的制作方法

本发明涉及一种基于改进HHT的电压闪变检测算法，属于信号处理技术领域。

背景技术：

电网中分布式电源的大量接入以及各种非线性、冲击性和波动性负荷的投入，加剧了电网中的电压波动，电网中的电压闪变频繁出现，给工业生产和社会生活造成严重影响。供用电企业都希望检测到准确的电压闪变参数，从而有针对性地加装补偿设备进行电压闪变治理，以改善电能质量。

近年来，电压波动和闪变检测问题已逐渐成为研究热点，IEC给出了衡量闪变强度值的检测原理框图，学者们根据框图提出了多种计算短时闪变、长时闪变的计算方法，但这些方法不适用于时变电压闪变信号的检测。目前常用的闪变检测方法主要有平方解调法、小波变换法，FFT分解法、Hilbert变换法和S变换法等等。小波包分析与拟同步检波的方法虽可提取电压闪变包络、高频细节以及突变时间，但如何选择合适的小波基仍需进一步研究。FFT方法检测闪变信号得到广泛使用，但对于闪变频率非FFT频率分辨率整数倍的闪变信号，采用FFT方法会产生栅栏效应，从而影响结果的准确性。Teager能量算子对电压闪变信号进行辨识，此方法对低频部分的闪变信号具有较高的辨识准确度，但对高频部分闪变信号，辨识准确度却较低。原子分解法检测电压闪变信号，其检测参数的准确度较高，但是计算量大，运行时间较长。Prony与Hilbert相结合的电压闪变检测方法，选择基于Hilbert变换的算法对电压波动信号进行检测，引入扩展Prony算法估计出信号频率参数，但抗噪能力不理想。HHT电压闪变检测方法方法中的经验模态分解（EMD）存在着模态混叠以及端点飞翼现象，使得分解出的IMF分量不理想，严重影响了闪变参数检测的准确度。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种改进HHT的电压闪变检测算法，提高检测出的闪变参数准确度。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于改进HHT的电压闪变参数检测算法，包括以下步骤：

1）对采集到的离散电压信号，使用Hilbert变换方法提取电压包络信号；

2）在EMD“筛选”步骤中，通过使用四点插值细分算法“分裂”出新的控制点供三次样条插值拟合包络线的方法对其进行改进；

3）使用改进的EMD对电压包络信号进行分解，随后对分解出的一组IMF分量分别使用Hilbert变换方法提取出闪变幅值和闪变频率参数。

本发明进一步设置为：所述步骤1）中的提取电压包络信号a(t)的Hilbert变换方法，具体为，

（1）

（2）

式中：X(t)为提取的电压信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换，*表示卷积；t表示时间；τ表示积分分量。

本发明进一步设置为：所述步骤2）中的使用四点插值细分算法“分裂”新的控制点，从而对EMD“筛选”步骤进行改进，具体为，

给定控制点，k=0,1,2…n，其中i表示控制点的序列号，k表示控制点的层数；当k=0时，为初始层控制点；

根据下列细分规则，求出第k+1层的控制点；

（3）

其中ω为张量参数，一般取其为1/16时，拥有最佳的Holder正则性；为使细分迭代层数可控，可对控制点的总个数进行限制，具体个数视实际情况而定。

本发明进一步设置为：所述步骤3）中的Hilbert检测IMF分量中的闪变幅值a₁(t)和闪变频率f(t)，具体为，

（4）

（5）

（6）

式中，θ(t)为闪变信号相位，X(t)为提取的电压信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本文提出了一种改进HHT的电压闪变参数检测方法，通过四点插值细分算法“分裂”更多的控制点供三次样条插值算法拟合包络线，使包络线的过包络与欠包络问题得到缓解，优化了EMD的“筛选”过程，使EMD分解的IMF分量更加理想，从而最终提升了电压闪变参数的检测准确度。

附图说明

图1为算法流程图；

图2为改进HHT算法中EMD的流程图；

图3为四点插值细分算法分裂图；

图4为EMD提取包络线对比示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1-4所示，本发明提供一种基于改进HHT的电压闪变检测算法，包括以下步骤：

1）对采集到的离散电压信号，使用Hilbert变换方法提取电压包络信号a(t)，具体为，

（1）

（2）

式中：X(t)为提取的电压信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换，*表示卷积；t表示时间；τ表示积分分量。

2）通过使用四点插值细分算法“分裂”新的控制点，从而对EMD“筛选”步骤进行改进，具体为，

给定控制点，k=0,1,2…n，其中i表示控制点的序列号，k表示控制点的层数；当k=0时，为初始层控制点；

根据下列细分规则，求出第k+1层的控制点；

（3）

其中ω为张量参数，一般取其为1/16时，拥有最佳的Holder正则性；为使细分迭代层数可控，可对控制点的总个数进行限制，具体个数视实际情况而定。

3）使用改进的EMD对电压包络信号进行分解，随后对分解出的一组IMF分量分别使用Hilbert变换方法提取IMF分量中的闪变幅值a₁(t)和闪变频率f(t)，具体为，

（4）

（5）

（6）

式中，θ(t)为闪变信号相位，X(t)为提取的电压信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换。

本发明的创新点在于，针对应用HHT算法进行电压闪变参数检测过程中EMD分解出的IMF分量不理想而导致检测准确度不高的问题，本文提出了一种采用四点插值细分算法对HHT进行改进的电压闪变参数检测方法。通过四点插值细分算法“分裂”更多的控制点供三次样条插值算法拟合包络线，使包络线的过包络与欠包络问题得到缓解，优化了EMD的“筛选”过程，使EMD分解的IMF分量更加理想，从而最终提升了电压闪变参数的检测准确度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。