一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请涉及电力谐波计量检测技术领域，具体而言，涉及一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法、装置及存储介质。所述方法包括以下步骤：采集电力系统谐波的采样信号；使用端点截取方法得到采样信号的局部极大值点与局部极小值点；通过拟合工具对局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线；根据在上方的局部极大值包络与在下方的局部极小值包络截取中间原始信号的外露端点截取舍去，得到不包含包络外信号的包络信号的平均包络；根据EMD分解循环迭代的方法得到分解为所有IMF和剩余余波分量的本征模函数；对本征模函数进行希尔伯特变换得到信号的瞬时特征，从而实现采集信号的分析计算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法、装置及存储介质
本申请涉及电力谐波计量检测
，具体而言，涉及一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法、装置及存储介质。
技术介绍
随着电力工业的大力发展，非线性负载的不断增加，电弧炉、电力机车、以及如今广泛发展的风电设施及太阳能设备，这些所带来的谐波问题也愈加愈烈。实际中的谐波信号并不是理想的线性平稳的，而是经常呈现出非线性非平稳性，并且谐波的变化大都难以预测，严重污染着电网的健康运行。小近年来，各种各样的谐波分析方法被提出，有模拟滤波器法、傅利叶变换及其改进、小波变换法。在现有的谐波检测产品中，其中被广泛使用的是加窗快速傅利叶法以及小波变换的方法。傅利叶算法在实际应用中已经发展的很成熟了，但随着谐波分析要求的提高，它的无法局部化分析劣势便凸显出来，并且它计算量大、计算次数多、耗费时间长，严重影响到谐波检测的实时性。小波变换分析算法在以后的应用中可能将要取代傅利叶方法成为主要的谐波分析方法，但小波变化在相邻的频带间会出现混叠效应发生，并且小波变换需要人为的选取基函数，基函数的不同会导致结果出现很大的差异。同时这两种方法非常使用于稳定的信号，但电网中的谐波信号大多数是非线性的，因此这两种方法便显得不适应
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法、装置及存储介质，通过运用改进的经验模态分解方法(EMD)对复杂非线性、非稳定的信号分解，进而对分解得到的本征模函数(IMF)进行希尔伯特变换(HT)得到信号的瞬时特征，从而可以精确的对原本复杂的信号分析计算。本申请的实施例是这样实现的：本申请实施例第一方面提供一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法，包括以下步骤：通过频谱仪采集电力系统谐波的采样信号x(t)；基于所述采样信号得到所述采样信号的局部极大值点与局部极小值点；通过MATLAB拟合工具的多项式拟合工具对所述局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线；根据在上方的局部极大值包络与在下方的局部极小值包络截取中间原始信号的外露端点截取舍去，得到不包含包络外信号的包络信号；基于所述局部极大值点包络曲线和局部极小值点包络曲线通过平均求值的方法得到平均包络；基于所述不包含包络外信号的包络信号，根据EMD分解循环迭代的方法得到分解为所有IMF和剩余余波分量的本征模函数；对分解出来的本征模函数进行希尔伯特变换得到信号的瞬时特征，从而实现对x(t)的分析计算。可选地，所述外露端点截取舍去，包括步骤：对信号进行极大值极小值求包络；对信号进行两端截取，去除两端的外露端点；将分析原来信号变成分析较短截取信号。可选地，通过MATLAB拟合工具的多项式拟合工具对所述局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线，包括步骤：多项式拟合可以使用MATLAB自带的拟合工具CurveFitting工具实现拟合包络；通过选取不同的多项式次数可以直观的看出拟合的近似程度，由于MATLAB拟合时采用的是最小二乘的方法，因此误差平方和是MATLAB评价拟合程度的标准。可选地，基于所述不包含包络外信号的包络信号，根据EMD分解循环迭代的方法得到分解为所有IMF和剩余余波分量的本征模函数，包括以下步骤：将信号x(t)与均值m(t)做差，求得剩余余波分量，即：h1(t)＝x(t)-m(t)；确定h1(t)是否符合本征模函数的两个条件，如果不符合，将h1(t)作为新的信号，重复上述步骤，直到h1(t)满足条件，表示为：c1(t)＝h1(t)c1(t)是从初始信号中分解出来的，将x(t)减去c1(t)，求出剩余的r1(t)，表示为：r1(t)＝x(t)-c1(t)将上述r1(t)作为新的信号重复以上步骤，循环操作得到不能再分解的余波rn(t)结束，分解终止，信号表示为：可选地，所述EMD为处理非平稳信号的方法，用于将复杂信号分解为多个本征模函数和残余信号，表示为：原波＝∑IMFs+余波。可选地，所述端点截取方法用于解决端点效应。可选地，所述多个本征模函数，即多个IMF为不同单一频率的波；所述残余信号，即余波，为信号的趋势项，即频率低于设定阈值W的波，可以看成是基底，其他IMF都建立在所述余波上。本申请实施例第二方面提供一种基于改进EMD电力系统谐波分析的装置，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如本申请实施例第一方面提供一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法。本申请实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现如本申请实施例第一方面提供一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法。本申请实施例的有益效果包括：本专利技术与通常处理端点效应及求极大值极小值包络方法不同，首次提出采用端点截取及用多项式拟合的方法求取极大值，极小值包络，可以更优越的理论上减小结果的误差，对提升电表及检测设备和研究人员对电力系统复杂谐波分析提供重要的理论意义及实际应用价值。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本申请实施例一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法的流程示意图。具体实施方式现在将描述某些示例性实施方案，以从整体上理解本文所公开的装置和方法的结构、功能、制造和用途的原理。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域的普通技术人员将会理解，在本文中具体描述并示出于附图中的装置和方法为非限制性的示例性实施方案，并且本申请的多个实施方案的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。所述EMD(EmpiricalModeDecompositi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n通过频谱仪采集电力系统谐波的采样信号x(t)；/n基于所述采样信号得到所述采样信号的局部极大值点与局部极小值点；/n通过MATLAB拟合工具的多项式拟合工具对所述局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线；/n根据在上方的局部极大值包络与在下方的局部极小值包络截取中间原始信号的外露端点截取舍去，得到不包含包络外信号的包络信号；/n基于所述局部极大值点包络曲线和局部极小值点包络曲线通过平均求值的方法得到平均包络；/n基于所述不包含包络外信号的包络信号，根据EMD分解循环迭代的方法得到分解为所有IMF和剩余余波分量的本征模函数；/n对分解出来的本征模函数进行希尔伯特变换得到信号的瞬时特征，从而实现对x(t)的分析计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进EMD电力系统谐波分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过频谱仪采集电力系统谐波的采样信号x(t)；
基于所述采样信号得到所述采样信号的局部极大值点与局部极小值点；
通过MATLAB拟合工具的多项式拟合工具对所述局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线；
根据在上方的局部极大值包络与在下方的局部极小值包络截取中间原始信号的外露端点截取舍去，得到不包含包络外信号的包络信号；
基于所述局部极大值点包络曲线和局部极小值点包络曲线通过平均求值的方法得到平均包络；
基于所述不包含包络外信号的包络信号，根据EMD分解循环迭代的方法得到分解为所有IMF和剩余余波分量的本征模函数；
对分解出来的本征模函数进行希尔伯特变换得到信号的瞬时特征，从而实现对x(t)的分析计算。


2.根据权利要求1所述的基于改进EMD电力系统谐波分析方法，其特征在于，所述外露端点截取舍去，包括步骤：
对信号进行极大值极小值求包络；
对信号进行两端截取，去除两端的外露端点；
将分析原来信号变成分析较短截取信号。


3.根据权利要求1所述的基于改进EMD电力系统谐波分析方法，其特征在于，通过MATLAB拟合工具的多项式拟合工具对所述局部极大值点与局部极小值点进行拟合得到局部极大值包络曲线和局部极小值包络曲线，包括步骤：
多项式拟合可以使用MATLAB自带的拟合工具CurveFitting工具实现拟合包络；
通过选取不同的多项式次数可以直观的看出拟合的近似程度，由于MATLAB拟合时采用的是最小二乘的方法，因此误差平方和是MATLAB评价拟合程度的标准。


4.根据权利要求1所述的基于改进EMD电力系统谐波分析方法，其特征在于，基于所述不包含包络外信号的包络信号，根据EMD分解循环迭代的方法得到分解...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，刘盎泱，曹敏，廖耀华，王恩，唐标，朱梦梦，韩彤，李毅，刘斯扬，陈叶，蒋婷婷，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53