绝缘子泄漏电流的Hilbert谱分析及特征提取

论文摘要

污闪是高压绝缘子沿面放电的极端结果,严重威胁电力系统安全稳定运行。为了预防污闪的发生,必须深入研究污闪机理,准确揭示泄漏电流与污闪发展之间的关系。傅立叶变换作为传统的信号分析工具,被广泛用在泄漏电流分析中。本文针对傅立叶变换不能反映非平稳信号频谱随时间变化的问题,采用Hilbert-Huang变换作为泄漏电流分析工具。鉴于经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）中会出现模态混叠现象,本文采用总体经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）加以抑制;结合泄漏电流的特点,在数据两端用相邻的泄漏电流数据进行延拓,对Hilbert-Huang变换中出现的端点效应现象进行改进。污闪发展初始阶段泄漏电流波形受噪声干扰严重,无法准确地提取有效信息。文中根据白噪声序列经EEMD分解后各固有模态函数（Intrinsic Mode Function, IMF）的能量分布特点,提出了两种基于EEMD的去噪方法,并通过与小波阈值去噪比较验证了其有效性。研究表明,两种去噪方法在噪声强度不同时各具优势,可根据噪声强度选取合适的去噪方法。本文遵循污闪发展过程中泄漏电流3区段的思想,将泄漏电流分为若干区段,并分析了各区段泄漏电流的时域波形和Hilbert谱。在Hilbert谱基础上,分析了泄漏电流固有模态能量比、固有模态能量熵和基于Hilbert谱频段能量比在污闪全过程中的变化情况。研究表明泄漏电流固有模态能量比、固有模态能量熵和基于Hilbert谱频段能量比能较好的描述污闪的发展,可作为泄漏电流特征量,为污闪预警提供更明确的理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 泄漏电流分析方法
• 1.2.2 泄漏电流特征量研究
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 绝缘子污闪机理研究
• 2.1 绝缘子污秽闪络过程
• 2.2 绝缘子污闪条件分析
• 2.3 绝缘子泄漏电流特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 Hilbert-Huang 变换及端点效应和模态混叠抑制
• 3.1 EMD 分解
• 3.1.1 固有模态分量
• 3.1.2 特征尺度参数
• 3.1.3 EMD“筛分”过程
• 3.2 Hilbert 谱与Hilbert 边际谱
• 3.3 EMD 方法中相关问题的改进
• 3.3.1 端点效应
• 3.3.2 模态混叠
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于EEMD 的绝缘子泄漏电流去除噪声研究
• 4.1 引言
• 4.2 EEMD 去噪原理
• 4.3 基于白噪声统计特性的EEMD 去噪原理
• 4.3.1 白噪声统计特性
• 4.3.2 基于白噪声统计特性的EEMD 滤波器
• 4.4 基于EEMD 阈值去噪原理
• 4.4.1 归一化白噪声序列IMF 能量分布规律
• 4.4.2 小波阈值去噪原理
• 4.4.3 EEMD 阈值滤波器的构造
• 4.5 模拟绝缘子泄漏电流去噪分析
• 4.5.1 去噪后信号波形比较
• 4.5.2 去噪前后泄漏电流的有效值和谐波比比较
• 4.6 实测绝缘子泄漏电流去噪分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于Hilbert-Huang 变换的泄漏电流特征量提取
• 5.1 引言
• 5.2 泄漏电流时域分析
• 5.3 污闪放电发展全过程各阶段泄漏电流的Hilbert 谱分析
• 5.4 基于泄漏电流IMF 能量的特征量
• 5.4.1 基于固有模态能量比的特征能量法
• 5.4.2 基于固有模态能量熵的特征能量法
• 5.5 基于泄漏电流Hilbert 谱频段能量比的特征量
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要