[发明专利]一种基于Hilbert-Huang变换和小波包能量谱的电压暂降源识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Hilbert-Huang变换和小波包能量谱的电压暂降源识别方法，属于电力系统电能质量分析领域。

背景技术

电压暂降是指某点工频电压均方根值在短时间突然下降的事件，其典型持续时间为0.5~30周波，国际电工委员会(IEC)将其定义为下降到额定值的90%~1%，电气与电子工程师协会(IEEE)将其定义为下降到额定值的90%~10%。经济和科技的快速发展使得复杂电子设备在用电部门广泛应用，很多设备对短时间电压变化比较敏感。比如：短时电压暂降会引起调速设备跳闸（幅值下降大于15%，持续时间0.5周波）、计算机系统紊乱（幅值下降大于10%，持续时间大于0.1s）、机电设备误操作等。因此，分析电压暂降产生的特征和原因，识别出电压暂降源，对于及时切除故障减少经济损失具有重要意义。

目前，电压暂降源的识别方法主要有：无时延d-q变换进行电压扰动识别，解决了延时60°构造对称三相电压的d-q变换镜像扰动问题，其检测到的特征量很少，识别范围有限。以小波变换的奇异性检测为基础提出基于三次中心B样条小波变换的电压暂降干扰源辨识方法，但是在小波的选择上是一种经验做法，没有理论上的依据。自适应陷波器对电压暂降特征进行检测并利用关联向量机分类模型对特征信息进行训练识别，但是如果发生轻微电压暂降，其方法会受到限制。基于S变换的标准模板相似度的分类方法，但其过程实现较为复杂。

在电力系统运行过程中，由于雷电、电缆损坏、设备故障、动物以及绝缘污染等原因很有可能引起短路故障。当短路故障在输配电线路发生时，会造成不同程度的电压暂降，发生在输电线路的电压暂降程度和范围要比配电线路严重。电压波形的突降时刻是短路故障的发生时刻，电压的回升是保护装置动作时刻。电压暂降的持续时间与保护装置和故障自清除有关。

变压器是重要的电力设备之一，由于铁心的饱和特性，会在其一次侧产生最大800%~1000%额定电流的励磁涌流，涌流的大小和电压初相角和铁心饱和程度有关，当初相角为0°，铁心剩磁越大，产生的励磁涌流越大，电压暂降幅值越大；反之，铁心剩磁越小，产生的涌流越小，电压暂降幅值越小；当相角为90°时，不会产生下涌流。由于变压器投切时三相电压初相角始终相差120°，所以变压器引起的电压暂降时的三相不平衡。线圈的铜耗使得电压暂降的恢复是一个缓慢的过程，一般恢复时间从几个周期到几十个周期不等。

感应电机是电力系统中重要的电力负荷，其启动频繁，对电网电压造成影响。感应电机全电压启动时，需要从电源汲取的电流值为满负荷时的500%~800%，这一大电流流过系统阻抗时，将会引起电压突然下降。如果电压降低较多，且持续时间较长又会使系统电压进一步降低。感应电机启动电流大是引起电压暂降的根本原因，而不是决定因素。电动机的启动容量、上级变压器的剩余容量、局部电网容量共同决定了电压暂降程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服电压暂降波形无法通过观察来识别的问题，提供了一种基于Hilbert-Huang变换和小波包能量谱的电压暂降源识别方法。

本发明的技术方案是：一种基于Hilbert-Huang变换和小波包能量谱的电压暂降源识别方法，首先将三相电压信号进行EMD分解，得到各阶IMF分量；然后将各阶IMF分量进行n层小波包分解，得到各个频段能量谱；再将低频段能量相对大的小波包系数置为零，并重构其他频段所对应的小波包系数，得到去除低频虚假分量的IMF；最后将去除虚假分量的IMF进行希尔伯特变换，得到HH谱图，再根据HH谱图的突变点、幅值、谐波、频率进行电压暂降源识别。

所述识别方法的具体步骤如下：

A、对三相电压信号进行EMD分解，得到各阶IMF分量；

B、根据得到的各阶IMF分量，分别对其进行n层小波包分解，然后根据公式（1）计算第                                               层小波包分解的各频带能量E_n,i，再根据公式（2）得到第层小波包分解各频段能量百分比I_i，以此得到各个频段能量谱；

                                               （1）

                                              （2）