一种改进VMD与Teager能量算子的电能质量扰动检测方法

陈 武,王培丰,钟建伟*,杨永超,方海兵

(1.湖北民族大学 智能科学与工程学院,湖北 恩施 445000;2.国网湖北省电力有限公司 恩施供电公司,湖北 恩施 445000)

随着高比例新能源的普及发展,大量的电力电子设备广泛投入使用,从而引起谐波、电压闪变、电压暂降和短时中断等一系列的电能质量问题,电力系统所面临的电能质量问题愈发突出。对电能质量扰动信号快速、准确地检测和分析,有助于挖掘扰动的根源,对改善和提高供电质量具有重要的意义[1-2]。

近年来,已有许多学者提出了电能质量扰动特征检测与分析方法。这些信号处理技术主要有短时傅里叶变换法(short-time Fourier transform,STFT)[3]、S变换[4]、广义S变换[5]、小波变换(wavelet transform,WT)[6]、经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)[7]、希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)[8]等。它们均具有对电能质量扰动进行时频域分析的能力,但这些检测方法仍存在诸多不足,亟待解决,如STFT窗函数的形状大小固定,不具备自适应能力;S变换的离散化及高斯窗函数不灵活,会影响时频的精确定位;广义S变换作为S变换的改进方法在定位精度上得到了提升,但该定位方法复杂且计算量大;WT的准确性过度依赖基函数和分解尺度,且对噪声信号的存在很敏感;EWT克服了WT频带固定的缺陷,但对于一些复杂的电能质量扰动信号还存在频带划分错误的现象;HHT存在较严重的模态混叠问题。

2014年Dragomiretskiy等[9]提出了自适应的时频分析方法——变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),在特征提取、故障诊断及噪声处理等信号处理中都得到了成功应用。相比于经验模……