本發(fā)明涉及一種基于改進HHT的電壓閃變檢測算法，屬于信號處理技術領域。

背景技術：

電網(wǎng)中分布式電源的大量接入以及各種非線性、沖擊性和波動性負荷的投入，加劇了電網(wǎng)中的電壓波動，電網(wǎng)中的電壓閃變頻繁出現(xiàn)，給工業(yè)生產(chǎn)和社會生活造成嚴重影響。供用電企業(yè)都希望檢測到準確的電壓閃變參數(shù)，從而有針對性地加裝補償設備進行電壓閃變治理，以改善電能質量。

近年來，電壓波動和閃變檢測問題已逐漸成為研究熱點，IEC給出了衡量閃變強度值的檢測原理框圖，學者們根據(jù)框圖提出了多種計算短時閃變、長時閃變的計算方法，但這些方法不適用于時變電壓閃變信號的檢測。目前常用的閃變檢測方法主要有平方解調法、小波變換法，F(xiàn)FT分解法、Hilbert變換法和S變換法等等。小波包分析與擬同步檢波的方法雖可提取電壓閃變包絡、高頻細節(jié)以及突變時間，但如何選擇合適的小波基仍需進一步研究。FFT方法檢測閃變信號得到廣泛使用，但對于閃變頻率非FFT頻率分辨率整數(shù)倍的閃變信號，采用FFT方法會產(chǎn)生柵欄效應，從而影響結果的準確性。Teager能量算子對電壓閃變信號進行辨識，此方法對低頻部分的閃變信號具有較高的辨識準確度，但對高頻部分閃變信號，辨識準確度卻較低。原子分解法檢測電壓閃變信號，其檢測參數(shù)的準確度較高，但是計算量大，運行時間較長。Prony與Hilbert相結合的電壓閃變檢測方法，選擇基于Hilbert變換的算法對電壓波動信號進行檢測，引入擴展Prony算法估計出信號頻率參數(shù)，但抗噪能力不理想。HHT電壓閃變檢測方法方法中的經(jīng)驗模態(tài)分解（EMD）存在著模態(tài)混疊以及端點飛翼現(xiàn)象，使得分解出的IMF分量不理想，嚴重影響了閃變參數(shù)檢測的準確度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種改進HHT的電壓閃變檢測算法，提高檢測出的閃變參數(shù)準確度。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種基于改進HHT的電壓閃變參數(shù)檢測算法，包括以下步驟：

1）對采集到的離散電壓信號，使用Hilbert變換方法提取電壓包絡信號；

2）在EMD“篩選”步驟中，通過使用四點插值細分算法“分裂”出新的控制點供三次樣條插值擬合包絡線的方法對其進行改進；

3）使用改進的EMD對電壓包絡信號進行分解，隨后對分解出的一組IMF分量分別使用Hilbert變換方法提取出閃變幅值和閃變頻率參數(shù)。

本發(fā)明進一步設置為：所述步驟1）中的提取電壓包絡信號a(t)的Hilbert變換方法，具體為，

（1）

（2）

式中：X(t)為提取的電壓信號，Y(t)為X(t)的Hilbert變換，*表示卷積；t表示時間；τ表示積分分量。

本發(fā)明進一步設置為：所述步驟2）中的使用四點插值細分算法“分裂”新的控制點，從而對EMD“篩選”步驟進行改進，具體為，

給定控制點，k=0,1,2…n，其中i表示控制點的序列號，k表示控制點的層數(shù)；當k=0時，為初始層控制點；

根據(jù)下列細分規(guī)則，求出第k+1層的控制點；

（3）

其中ω為張量參數(shù)，一般取其為1/16時，擁有最佳的Holder正則性；為使細分迭代層數(shù)可控，可對控制點的總個數(shù)進行限制，具體個數(shù)視實際情況而定。

本發(fā)明進一步設置為：所述步驟3）中的Hilbert檢測IMF分量中的閃變幅值a₁(t)和閃變頻率f(t)，具體為，

（4）

（5）

（6）

式中，θ(t)為閃變信號相位，X(t)為提取的電壓信號，Y(t)為X(t)的Hilbert變換。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

本文提出了一種改進HHT的電壓閃變參數(shù)檢測方法，通過四點插值細分算法“分裂”更多的控制點供三次樣條插值算法擬合包絡線，使包絡線的過包絡與欠包絡問題得到緩解，優(yōu)化了EMD的“篩選”過程，使EMD分解的IMF分量更加理想，從而最終提升了電壓閃變參數(shù)的檢測準確度。

附圖說明

圖1為算法流程圖；

圖2為改進HHT算法中EMD的流程圖；

圖3為四點插值細分算法分裂圖；

圖4為EMD提取包絡線對比示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供一種基于改進HHT的電壓閃變檢測算法，包括以下步驟：

1）對采集到的離散電壓信號，使用Hilbert變換方法提取電壓包絡信號a(t)，具體為，

（1）

（2）

式中：X(t)為提取的電壓信號，Y(t)為X(t)的Hilbert變換，*表示卷積；t表示時間；τ表示積分分量。

2）通過使用四點插值細分算法“分裂”新的控制點，從而對EMD“篩選”步驟進行改進，具體為，

給定控制點，k=0,1,2…n，其中i表示控制點的序列號，k表示控制點的層數(shù)；當k=0時，為初始層控制點；

根據(jù)下列細分規(guī)則，求出第k+1層的控制點；

（3）

其中ω為張量參數(shù)，一般取其為1/16時，擁有最佳的Holder正則性；為使細分迭代層數(shù)可控，可對控制點的總個數(shù)進行限制，具體個數(shù)視實際情況而定。

3）使用改進的EMD對電壓包絡信號進行分解，隨后對分解出的一組IMF分量分別使用Hilbert變換方法提取IMF分量中的閃變幅值a₁(t)和閃變頻率f(t)，具體為，

（4）

（5）

（6）

式中，θ(t)為閃變信號相位，X(t)為提取的電壓信號，Y(t)為X(t)的Hilbert變換。

本發(fā)明的創(chuàng)新點在于，針對應用HHT算法進行電壓閃變參數(shù)檢測過程中EMD分解出的IMF分量不理想而導致檢測準確度不高的問題，本文提出了一種采用四點插值細分算法對HHT進行改進的電壓閃變參數(shù)檢測方法。通過四點插值細分算法“分裂”更多的控制點供三次樣條插值算法擬合包絡線，使包絡線的過包絡與欠包絡問題得到緩解，優(yōu)化了EMD的“篩選”過程，使EMD分解的IMF分量更加理想，從而最終提升了電壓閃變參數(shù)的檢測準確度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。