基于Hilbert和改进Prony的闪变检测.pdf

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1、第9期总第２31期农业科技与装备Ｎｏ．9ＴｏｔａｌＮｏ．２31２０１3年9月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔSep．２０１3基于Hilbert和改进Prony的闪变检测李泽曦（沈阳供电公司，沈阳110003）摘要：电压波动与闪变是当前电能质量问题的重要研究对象之一，对其进行有效监测，对于电能质量治理具有重要意义。提出一种基于Hilbert变换与改进的Prony法的参数估计法，该方法能准确提取出信号的包络线，检测出调制分量的幅值、频率等参数信息，采用统计排序法计算出短时闪变值Pst。M

2、ATLAB仿真验证了该算法的有效性与精确性。关键词：电能质量；Hilbert变换；电压波动与闪变；改进的Prony法中图分类号：TM714文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161(2013)０9-0038-03近年来，随着科学技术和国民经济的快速发展，值信息。FACTS装置等设备大量应用于电力系统，加上大电现提出一种基于Hilbert变换与改进的Prony法网互联和远距离交直流输电混合运行使电网结构发参数估计法，该方法能准确提取出信号的包络线，检生了根本性变化，使得电力系统的干扰成分不断增测出调制分量的幅值、频率等参数信息，最后采用

3、统加，进而导致电能质量日益恶化，引起复杂的电能质计排序法计算出短时闪变值Pst。量问题。电压波动与闪变是电能质量的重要问题之2电压闪变信号模型一。随着电力电子技术的发展，大功率电力拖动设备、电压闪变是由电网电压波动引起的，通常可以将变频装置、电弧炉（交、直流）的波动性、冲击性以及非工频电压看作载波，电压波动分量看作调幅波，工频线性负荷大量增加，导致电网电压产生波动和闪变、电压的均方根值受调幅波的调制。因此，求取调幅波谐波和间谐波等，给电力系统的可靠、安全、经济运行的参数，便可得到电压闪变参数。可定义电压闪变信带来了严重危害，也给电力用

4、户造成了很大的经济损号u（t）的模型为：失。u（t）=u0（1+u1cos2πf1t）cos2πt（1）1波动信号检测方法式中:u0为工频载波电压的幅值；f0工频载波电压目前，国内外常用的波动信号检测方法有平方解的频率；u1为调幅波电压的幅值；f1为调幅波电压的调法、整流检测法、有效值检测法等。近年来，出现一频率。些较新的波动信号检测方法，如小波变换法、小波包3Hilbert变换检波法与改进Prony法分析法、基于无功功率理论的变换法、独立分量分析Hilbert变换可以看作是幅频特性为1、正频率分法、Teager能量算子法、Hiber

5、t变换法等。小波变换法量相移-90°、负频率分量相移90°的全通滤波器。与是目前分析电压波动与闪变的强有力工具，其采用多IEC推荐的平方解调检测法相比，Hilbert变换检波法分辨分析，计算复杂会带来一定延时，但仍被大量使无需设计频带很严格的带通滤波器，更适合用于检测用；Teager能量算子法在闪变的低频部分检测误差非闪变信号，因此选择基于Hilbert变换的检测算法对常小；平方检测法在闪变的高频部分检测误差比较电压波动信号进行检波。小；而Hilbert变换较前两种方法在整个闪变频带范Prony方法不依赖于特征参数的初始估计值，将围内

6、检测误差小，且检测的稳定性高，可提高检测的非线性拟合法的问题转换为线性问题来处理，实时性准确度，同时其可以从时域和频域两方面同时对信号较高，可为电能质量的在线分析提供理论基础。但传进行分析，具有小波多分辨的优点，能够准确检测出统的Prony算法在系统实际阶数辨识以及对非平稳突变、电压闪变等非平稳信号的起止时间、频率和幅信号的拟合能力等方面存在缺陷，电能质量分析的效果往往不够理想。收稿日期：2013-08-01在电压闪变的在线检测和分析中引入扩展Prony作者简介：李泽曦（1983—），男，工程师，从事电力企业安全监算法。首先由输入信号

7、序列构造一个样本矩阵，再利察管理工作。用SVD算法对样本矩阵进行奇异值分解，得到样本２０１3年第9期李泽曦：基于Hilbert和改进Prony的闪变检测39矩阵的有效秩，然后根据最小二乘法估算信号各频率电压闪变、多频率调制电压闪变以及幅值变化情形下分量的特征参数。扩展Prony算法能够辨识出系统有的电压闪变进行仿真分析。设定采样频率为1000效阶数，得到信号各频率分量的特征参数，从而求取出Hz，基波频率f0取50Hz，采样点数为200，采样时间信号的包络。它具有分辨率高、采样数据较少等优点，3s。是一种有效的电压波动和闪变在线检测和分

8、析方法。1）电压闪变信号取单一频率引起的幅值调制电电压闪变检测中，扩展Prony算法具体步骤描述压信号为:如下:u（t）=7.07×[1+0.2cos（2π·8.8t）]cos（2π·50t）（5）1）由输入信号序列计算