專利名稱：采用hht的電力系統(tǒng)諧波分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Huang等人在1998年提出了 一種全新的時間序列信號分析方法-
HHT (Hilbert-Huang Transform)，該方法是對以傅里葉變換為基礎(chǔ)的線性和穩(wěn)態(tài)譜分析的一個重大突破，是針對非線性非平穩(wěn)信號的分析方法。HHT包含兩個過程:首先通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition,EMD)將信號分解成有限個本征模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode function, IMF)分量,然后對IMF進(jìn)行Hilbert變換得到瞬時頻率和瞬時幅值；EMD是HHT的核心過程，因?yàn)橹挥袑?jīng)過EMD之后的MF進(jìn)行Hilbert變換，得到的瞬時頻率和瞬時幅值才具有物理意義。EMD在實(shí)際的應(yīng)用中存在模態(tài)混疊的問題，當(dāng)信號中的2個組成分量的頻率在2倍頻內(nèi)時，EMD無法將其分解開；DEERING R和KAISER J F發(fā)表的《The use of amasking signal to improve empirical mode decomposition》中提出 了掩蔽信號 EMD法，但構(gòu)造掩蔽信號的兩個參數(shù)選取難度較大，影響了該方法的進(jìn)一步推廣；SENR0Y N和SURYANARAYANAN S發(fā)表的《Two techniques to enhance empirical mode decompositionfor power quality applications》中提出了頻率外差EMD方法,但由于EMD分解的誤差和邊界效應(yīng)會在低頻段產(chǎn)生偽模態(tài)分量，經(jīng)頻率外差后這些偽模態(tài)分量將翻轉(zhuǎn)為高頻分量，與真實(shí)高頻分量混在一起而難以分辨；因此，在已有方法的基礎(chǔ)上，合理采用HHT準(zhǔn)確分析電力系統(tǒng)各次諧波是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題是:提供一種能夠通過HHT獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，包括以下步驟:
第一步:對電力信號采用HHT得到原始信號各模態(tài)函數(shù)分量，判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊，如果發(fā)生模態(tài)混疊，則進(jìn)入第二步；
第二步:將電力信號原始信號中發(fā)生模態(tài)混疊部分從原始信號中分離出來，得到分析信號，然后進(jìn)入第三步；
第三步:對分析信號依次進(jìn)行傅里葉變換和濾波，然后進(jìn)入第四步；
第四步:對濾波后的信號采用HHT得到分析信號各模態(tài)函數(shù)分量，然后進(jìn)入第五步；第五步:將第一步中未發(fā)生模態(tài)混疊的模態(tài)函數(shù)分量與第四步中得到的分析信號各模態(tài)函數(shù)分量整合，獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量。上述第一步中，通過HHT瞬時頻率判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊。
上述第三步中，對分析信號進(jìn)行傅里葉變換確定位于2倍頻內(nèi)的諧波分量，通過高通濾波和低通濾波將位于二倍頻內(nèi)的諧波分量分離開。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:本發(fā)明提供一種采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，通過HHT瞬時頻率判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊，對模態(tài)混疊部分的信號傅里葉變換確定位于2倍頻內(nèi)的諧波分量，之后通過高通低通濾波將混疊分量分離，解決了常規(guī)EMD的模態(tài)混疊問題；將濾波后獲得各模態(tài)函數(shù)分量與之前未發(fā)生混疊部分整合，從而獲得原始信號完整的各次諧波及相應(yīng)的頻率和幅值；能夠有效的克服由于模態(tài)混疊而導(dǎo)致的HHT分析不準(zhǔn)確問題，方法簡潔，準(zhǔn)確性高。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1是采用HHT檢測諧波的流程；
圖2是信號的常規(guī)EMD方法分解結(jié)果；
圖3是各IMF的瞬時頻率；
圖4是X(t)的傅里葉譜分析；
圖5是濾波后EMD分解結(jié)果；
圖6是濾波HHT后各IMF的瞬時頻率；
圖7是濾波HHT后各IMF的瞬時幅值；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，包括以下步驟:
第一步:對電力信號采用HHT得到原始信號各模態(tài)函數(shù)分量，判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊，如果發(fā)生模態(tài)混疊，則進(jìn)入第二步；
第二步:將電力信號原始信號中發(fā)生模態(tài)混疊部分從原始信號中分離出來，得到分析信號，然后進(jìn)入第三步；
第三步:對分析信號依次進(jìn)行傅里葉變換和濾波，然后進(jìn)入第四步；
第四步:對濾波后的信號采用HHT得到分析信號各模態(tài)函數(shù)分量，然后進(jìn)入第五步；第五步:將第一步中未發(fā)生模態(tài)混疊的模態(tài)函數(shù)分量與第四步中得到的分析信號各模態(tài)函數(shù)分量整合，獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量。上述第一步中，通過HHT瞬時頻率判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊。上述第三步中，對分析信號進(jìn)行傅里葉變換確定位于2倍頻內(nèi)的諧波分量，通過高通濾波和低通濾波將位于二倍頻內(nèi)的諧波分量分離開。HHT方法的具體內(nèi)容如下所示:
一、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解將信號分解為不同尺度特征的固有模態(tài)函數(shù)分量，這些固有模態(tài)分量滿足以下兩個條件:
1、極值點(diǎn)的個數(shù)和過零點(diǎn)的個數(shù)相等或者最多相差1:
2、在任意時刻，由極大值和極小值構(gòu)成的上下包絡(luò)線的平均值為O。任意信號SU)，將其分解為各本征模態(tài)函數(shù)分量的步驟如下:1、對所有局部最大值點(diǎn)做三次樣條插值，形成上包絡(luò)線:
2、對所有局部最小值點(diǎn)做三次樣條插值，形成下包絡(luò)線；
3、計(jì)算上下包絡(luò)線的平均值曲線耗，則信號5(0與JZ1之差即為第一個部分八:
權(quán)利要求
1.采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步:對電力信號采用HHT得到原始信號各模態(tài)函數(shù)分量，判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊，如果發(fā)生模態(tài)混疊，則進(jìn)入第二步； 第二步:將電力信號原始信號中發(fā)生模態(tài)混疊部分從原始信號中分離出來，得到分析信號，然后進(jìn)入第三步； 第三步:對分析信號依次進(jìn)行傅里葉變換和濾波，然后進(jìn)入第四步； 第四步:對濾波后的信號采用HHT得到分析信號各模態(tài)函數(shù)分量，然后進(jìn)入第五步；第五步:將第一步中未發(fā)生模態(tài)混疊的模態(tài)函數(shù)分量與第四步中得到的分析信號各模態(tài)函數(shù)分量整合，獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，其特征在于:上述第一步中，通過HHT瞬時頻率判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，其特征在于:上述第三步中，對分析信號進(jìn)行傅里葉變換確定位于2倍頻內(nèi)的諧波分量，通過高通濾波和低通濾波將位于二倍頻內(nèi)的諧波分量分離開。
全文摘要
本發(fā)明采用HHT的電力系統(tǒng)諧波分析方法，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量分析技術(shù)領(lǐng)域；解決的技術(shù)問題是提供一種能夠通過HHT獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量的方法；采用的技術(shù)方案是包括以下步驟對電力信號采用HHT得到原始信號各模態(tài)函數(shù)分量，判斷是否發(fā)生模態(tài)混疊，將電力信號原始信號中發(fā)生模態(tài)混疊部分從原始信號中分離出來，對分析信號依次進(jìn)行傅里葉變換和濾波，對濾波后的信號采用HHT得到分析信號各模態(tài)函數(shù)分量，將未發(fā)生模態(tài)混疊的模態(tài)函數(shù)分量與分析信號各模態(tài)函數(shù)分量整合，獲得原始信號完整的各模態(tài)函數(shù)分量；本發(fā)明適用于電力部門。
文檔編號G01R23/16GK103163372SQ20131009922
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者李育靈, 郭芳霞, 張濤, 張璨, 文福拴, 王俊紅, 王建軍, 劉煥磊, 陳建軍, 安成萬, 魏子琪, 弓曉亮 申請人:山西省電力公司長治供電分公司, 國家電網(wǎng)公司