基于Hilbert-Huang变换的瞬态电能质量检测

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Hilbert-Huang变换(HHT)是一种刚刚兴起的能够分析非线性、非平稳信号的时频方法,该方法分辨率高,且经验模态分解(Empirical ModeDecomposition,EMD)后得到的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)具有一定的物理意义,因而该方法广泛应用于分析频率随时间变化而变化的非平稳信号。本文首先详细介绍了该方法的基本理论,并从频率的表示和瞬时频率的定义出发,讨论了能够使瞬时频率有实际意义的固有模态函数,分析了HHT变换的完备性及局部正交性,提出了当前Hilbert-Huang变换存在的主要问题。另外,针对HHT方法中存在端点效应这一问题,本文分析了端点效应产生的原因,在此基础上提出了基于支持向量回归机延拓的新方法,并将该方法和传统的五种方法进行仿真比较,证实了支持向量回归机延拓的可行性,将其应用到电力系统多频谐波分析中,实验结果表明该方法得到瞬时频率比较清晰,能够准确反映信号的时频特性,有效抑制了端点效应,改善HHT变换效果。最后,本文针对实际工程中存在的去噪问题,在总结现有滤波方法的基础上,提出了一种改进的滤波方法—基于小波阈值预处理的HHT谱滤波方法,该方法不仅能直接从Hilbert谱中滤除噪声,还能最大限度的保留了信号非线性和非平稳的特征。通过和EMD滤波、小波阈值滤波、基于EMD分解的小波阈值滤波、基于EMD分解的Hilbert谱滤波等滤波方法仿真对比,以及对比滤波前后信号的信噪比,验证了本文方法优良的滤波效果。通过对实际电力信号去噪的验证,证实本文提出方法在实际工程信号滤波领域广阔的应用前景。
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