论文题目：基于HHT的电能质量扰动分析技术研究
摘要：电能作为当今世界不可或缺的能源,其质量问题不单单只和电力相关产业的需求有着紧密联系,与整个电网及其相关设备运行的安全性、稳定性、可靠性也密不可分,决定着整体工业的生产效益和民用用电领域的用电平稳性。由于电网中冲击性负荷数量逐渐变多,导致各种电能质量扰动问题的出现。电力系统与用电市场对此类扰动问题也尤为关注。电能质量扰动分析技术的研究既是难点也是热点,对电网电能质量的提升与监测有着不可估量的价值与意义。本文对暂态电能质量扰动的分析技术进行了一些分析与研究工作,阐述了该问题的概念、研究背景与意义,研究了暂态电能质量扰动的分类,并建立了相应扰动所对应的数学模型,讨论了当前电能质量扰动分析的常用方法,在传统HHT算法之上采用一种新的HHT的扰动分析算法。并将该方法和Linux多线程技术相结合,设计了电能质量扰动分析系统,并能较好地完成暂态扰动信号的检测。首先分析了传统HHT算法和基于EEMD的HHT算法,在已有抑制模态混叠问题方法基础上,提出了一种基于SVD的HHT算法,然后在Matlab中分别用上述三种方法进行了仿真与分析,验证了改进HHT算法解决模态混叠问题的有效性和优越性,并用改进HHT算法对单一和和复合的暂态扰动进行仿真分析,取得了较好的检测效果。其次,对电能质量扰动分析系统进行了设计。硬件上,采用采集模块加ARM为核心的处理模块所组成的硬件设计方案。设计了信号采集电路、信号处理电路、采集模块电源电路,以及微处理器和外扩芯片的选型,并给出了外扩芯片FLASH和RAM的接口电路的设计;软件上,分析了系统的总体设计思路,搭建了嵌入式Linux平台,完成了Linux移植的相关工作,然后搭建了驱动编写框架并对ADC驱动程序进行了设计,在Linux系统下结合多线程技术完成了扰动分析系统的应用程序的软件设计。然后,搭建了电能质量扰动分析硬件平台,在上位机Matlab中对接收的网络数据进行解包并还原波形,在GUI开发界面上显示相应扰动的EMD分解结果、Hilbert谱与Hilbert边际谱,根据显示结果进行电能质量分析,完成扰动的检测与分类。本系统能将采集的扰动数据作为改进HHT算法进一步研究与分析的样本。最后总结全文的工作内容,展望后续研究工作有待改进与完善的方面。
关键词：电能质量;HHT;SVD;扰动分析;Linux
学科专业：电子与通信工程
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 电能质量问题概述
1.2.1 电能质量基本概念
1.2.2 暂态电能质量扰动分类
1.2.3 暂态电能质量扰动信号数学模型
1.3 国内外研究现状
1.3.1 电能质量监测的研究现状
1.3.2 电能质量扰动分析算法的现状
1.4 主要研究内容
2 基于HHT的电能质量扰动分析算法
2.1 HHT算法的理论
2.1.1 经验模态分解
2.1.2 集合经验模态分解
2.1.3 希尔伯特黄变换
2.2 HHT算法中的模态混叠问题与改进方法
2.2.1 EMD的模态混叠现象
2.2.2 抑制模态混叠的已有方法及其问题
2.2.3 SVD去除模态混叠方法
2.2.4 改进HHT去除模态混叠分析
2.3 改进HHT在电能质量扰动分析中的应用
2.3.1 暂态电能质量扰动分析
2.3.2 暂态电能质量复合扰动分析
2.4 本章小结
3 电能质量扰动分析系统硬件设计
3.1 系统硬件结构总体设计
3.2 数据采集模块硬件设计
3.2.1 信号采集电路
3.2.2 信号调理电路
3.2.3 采集模块电源电路
3.3 数据处理模块硬件设计
3.3.1 处理器IMX6ULL
3.3.2 外扩芯片模块
3.4 本章小结
4 电能质量扰动分析系统软件设计
4.1 系统软件总体设计
4.2 嵌入式Linux平台搭建
4.2.1 建立交叉编译环境
4.2.2 Bootloader的移植
4.2.3 Linux内核的移植
4.2.4 根文件系统的构建
4.3 ADC驱动设计
4.3.1 Linux驱动基础
4.3.2 ADC驱动的编写
4.4 多线程的扰动分析系统软件设计
4.4.1 Linux多线程
4.4.2 Linux多线程编程关键函数
4.4.3 多线程的扰动分析系统程序设计
4.5 本章小结
5 电能质量扰动分析系统结果分析
5.1 电能质量扰动分析平台硬件搭建
5.2 扰动分析结果在上位机Matlab上显示
5.3 本章小结
6 总结与展望
参考文献
致谢