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基于改进的EMD算法的绝缘子泄漏电流数据分析

作　者: 薛磊
导　师: 翟学明
学　校: 华北电力大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 绝缘子泄漏电流改进的EMD 端点效应模态混叠时频熵
分类号: TM216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高压输电线路绝缘子发生闪络往往导致长时间大面积的停电事故,对国民经济造成巨大损害,因此对输电线路上绝缘子发生闪络的监测及预防意义重大,而对绝缘子闪络监测及预防的基础工作就是对绝缘子泄漏电流进行数据分析。本文首先对EMD算法进行了改进,用改进后的EMD算法对绝缘子泄漏电流数据进行了分解,并用小波阈值去噪方法对分解后的数值进行去噪,然后对去噪后的数据进行Hilbert变换得到其时频谱及边际能量谱,最后利用时频熵、泄漏电流有效幅值及三次谐波与基波能量比作为特征量进行数据分析。本文首先对经验模态分解方法中存在的端点效应和模态混叠问题进行研究,主要采用镜像闭合的方法解决了端点效应问题,采用差分运算方法解决了模态混叠的问题,并验证了改进后的EMD方法的优越性。然后利用小波分析的阈值方法对经验模态分解后的绝缘子泄漏电流信号进行了去噪,通过实验设置的适当阈值尽可能滤去EMD分解后有效信号中所混杂的噪声,经实验对比验证,选取sym8小波分解及固定域值选择算法去噪,能够为下一步Hilbert谱及Hilbert边际能量谱的分析提供可靠有效的数据。利用Hilbert-Huang变换对经验模态分解后且已去噪的泄漏电流数据进行变换得到Hilbert时频谱及Hilbert边际能量谱,从Hilbert时频谱及Hilbert边际能量谱中提取时频熵、基波与三次谐波能量有效幅值比作为本文重要的特征量。根据文献[46]提出的将绝缘子污闪过程划分为非预报区、预报区、危险区和闪络阶段的思想,本文利用时频熵、泄漏电流幅值及三次谐波与基波能量有效幅值比三个特征量,对上述几个阶段的不同特征进行了分析,最后给出了表征绝缘子发生闪络各个阶段特征量的参考数值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 选题背景及研究意义  9-10
  1.2 绝缘子闪络机理  10-13
    1.2.1 污闪发生的阶段及发生过程  10-11
    1.2.2 高压交流输电线路绝缘子闪络条件  11-13
  1.3 泄漏电流数据的获取方法  13-14
  1.4 国内外研究现状  14-17
    1.4.1 绝缘子检测方法的研究现状  14-15
    1.4.2 时频方法的研究现状  15-16
    1.4.3 EMD 方法的研究现状  16-17
  1.5 本论文的主要工作  17-18
第2章 EMD 算法分析及改进  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 EMD 算法  18-20
  2.3 EMD 算法的改进  20-26
    2.3.1 端点效应及其解决方案  21-22
    2.3.2 端点效应改进算法的实验验证  22-23
    2.3.3 模态混叠问题及其解决方案  23-25
    2.3.4 模态混叠改进算法的实验验证  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章泄漏电流数据分析及特征量提取  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 泄漏电流数据的去噪  27-29
    3.2.1 小波阈值去噪  27-28
    3.2.2 sym8 小波分解及固定域值选择算法去噪的选取依据  28-29
  3.3 Hilbert-Huang 变换  29-33
    3.3.1 泄漏电流Hilbert 边际谱与傅立叶谱  30-32
    3.3.2 Hilbert 边际能量谱作为特征量的提取  32-33
  3.4 谐波与基波作为特征量的提取  33-34
  3.5 时频熵  34-35
    3.5.1 基于Hilbert-Huang 变换的时频熵的概念  34
    3.5.2 时频熵作为特征量的提取  34-35
  3.6 本章小结  35-37
第4章基于改进的EMD 的泄漏电流数据分析  37-43
  4.1 引言  37
  4.2 泄漏电流过程图  37-38
  4.3 泄漏电流的特征量分析  38-41
  4.4 实验结果分析  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章结论与展望  43-45
参考文献  45-49
致谢  49-50
在学校期间发表的学术论文和参加科研情况  50-51
详细摘要  51-59

基于改进的EMD算法的绝缘子泄漏电流数据分析

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