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改进型Hilbert-Huang变换在行波信号中的应用研究

作　者: 王鑫
导　师: 刘辉
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 混合线路故障选线改进型Hilbert-Huang变换零序电流
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

随着社会的快速发展，电力系统的规模也在不断扩大，用户对供电稳定性要求也越来越高。因此，如何提高供电可靠性和经济性已成为一个研究的热点。一方面，在系统正常运行时要避免故障的发生；另一方面，在故障发生后，要能尽快查找出故障并迅速解决，将损失降到最低。本文首先介绍了行波的基本理论及传输特性，考虑到行波在传输过程中的衰耗与变形及电力设备对行波的影响。然后针对行波信号的特点，提出了利用希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform，HHT）来检测、分析故障暂态信号。通过对原始行波信号进行经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD），提取出多个固有模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF），再对各IMF分量进行Hilbert变换得到各自的瞬时频率，根据瞬时频率所对应的时间点来确定行波到达检测点的时刻。针对Hilbert-Huang变换容易出现模态混叠的问题，本文将改进型Hilbert-Huang变换应用到行波信号处理中，将其运用到混合线路故障选线中。这种方法是利用高斯白噪声能够将频率均匀分布在整个时频空间的特性，向需要分析的信号中加入高斯白噪声，不同尺度的信号将会自动映射到白噪声背景信号尺度上，信号将在不同尺度上具有连续性，每个附加噪声的成分都包含了信号本身和附加的白噪声，这样能够促进信号抗混分解，进而避免了EMD分解时由于各IMF分量的不连续性而造成模态混叠。本文利用改进型Hilbert-Huang变换来提取零序电流中的特征信息，从得到的IMF分量的波头方向来判定故障相，实现故障线路的选择，并且该方法不受故障条件的限制和影响，选线方法简单。理论与MATLAB仿真表明：改进型Hilbert-Huang变换能够准确可靠地选出中性点经消弧线圈接地配电网的故障相。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外主要研究方法  10-14
    1.2.1 中电阻法  10-11
    1.2.2 “S”信号注入法  11
    1.2.3 交直流综合注入法  11
    1.2.4 阻抗法  11-12
    1.2.5 5次谐波法  12
    1.2.6 行波法  12-14
  1.3 行波保护存在的问题  14
  1.4 解决问题的措施  14-15
    1.4.1 暂态行波信号的快速提取  14-15
    1.4.2 Hilbert-Huang 变换在处理信号中的应用  15
  1.5 本文的主要内容  15-17
第2章行波法  17-27
  2.1 行波的基本理论  17-19
  2.2 行波的折射与反射  19-20
  2.3 行波在混合线路中的传播特性  20-21
  2.4 行波在线路分支处的传播特性  21-22
  2.5 行波在传输过程中的衰耗与变形  22-23
  2.6 电力设备对行波的影响  23-26
    2.6.1 母线对地电容的影响  23-24
    2.6.2 线路阻波器对行波的影响  24-25
    2.6.3 干扰波的影响  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第3章 Hilbert-Huang 变换  27-39
  3.1 Hilbert-Huang 变换概述  27
  3.2 Hilbert-Huang 变换的基本理论  27-33
    3.2.1 瞬时频率  27-28
    3.2.2 固有模态函数  28-29
    3.2.3 经验模态分解法  29-33
  3.3 Hilbert 的边际谱和能量谱  33-34
  3.4 Hilbert-Huang 变换的特点  34-35
  3.5 Hilbert-Huang 变换存在的问题  35-37
    3.5.1 模态混叠现象  36
    3.5.2 EMD 分解停止准则的确定  36-37
    3.5.3 端点效应  37
    3.5.4 拟合样条曲线的确定  37
  3.6 本章小结  37-39
第4章 Hilbert-Huang 变换在行波信号中的应用  39-46
  4.1 利用 Hilbert-Huang 变换检测行波波头  39-41
    4.1.1 行波波头达到测量点的时间判定  40
    4.1.2 行波波速的确定  40-41
  4.2 MATLAB 仿真模型的建立  41-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章改进型 Hilbert-Huang 变换在行波中的应用  46-55
  5.1 改进型 Hilbert-Huang 变换的介绍  46-47
  5.2 改进型 Hilbert-Huang 变换的仿真分析验证  47-48
  5.3 混合线路故障选线  48-54
    5.3.1 中性点接地方式概述  48-51
    5.3.2 混合线路故障特征分析  51-52
    5.3.3 仿真分析  52-54
  5.4 本章小结  54-55
第6章总结与展望  55-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61

改进型Hilbert-Huang变换在行波信号中的应用研究

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