希尔伯特—黄变换在电力谐波分析中的应用研究

传统时频分析方法在处理复杂的故障信号时存在一定的局限性,已经不能满足电力系统发生大扰动和故障时的电力信号的实时分析的需要。Hilbert-Huang变换(HHT)是一种新的非平稳信号处理技术,该方法由经验模式分解(EMD)与Hilbert谱分析两部分组成。任意的非平稳信号首先经过EMD方法处理后被分解为一系列具有不同特征尺度的数据序列,每一个序列称为一个内在模式函数(IMF),然后对每个IMF分量进行Hilbert谱分析得到相应分量的Hilbert谱,汇总所有Hilbert谱就得到了原信号的谱图。该方法从本质上讲是对非平稳信号进行平稳化处理,将信号中真实存在的不同尺度波动或趋势逐级分解出来,最终用瞬时频率和能量来表征原信号的频率含量。 本文应用Hilbert-Huang变换(HHT)进行电力系统谐波信号分析,并应用该变换对输电线路故障时故障相电压的高频分量进行了仿真分析,分析结果表明,HHT方法能够快速的提取出信号的高频分量,大大缩短了小波分析方法选取合适时间窗所需的时间,解决了时间尺度和分析时间的问题。研究了HHT方法对低频振荡进行模态参数提取,通过EMD实现各低频振荡模态分量及剩余直流分量的有效分离,求得各模态分量瞬时幅值、瞬时频率及相位。在此基础上通过推导的阻尼比计算公式实现各模态分量阻尼比提取,从而实现对低频振荡模态参数的有效提取。对非线性负载所产生电流谐波和电网电压畸变的问题进行HHT分析,从分析结果中计算出信号的状态参数比用FFT方法和模糊分析方法的检测结果的精度要高。采用HHT对电力设备的绝缘性能的监测信号进行谐波分析,以EMD分解原信号,然后通过正弦波参数法计算出介损角,这种方法提取基波分量,不存在小波基和分解层数的选取问题,具有处理精度高、滤波效果好的特点,可有效抑制高次谐波和随机干扰对测量结果的影响,仿真结果表明该方法在噪声背景下能实现介损角δ的高精度测量。