[发明专利]一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法及装置

权利要求书

1.一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，对任意给定的多路待测电压信号进行采样；

步骤1的具体过程为，

S11，预设核相参数；核相参数包括待核相数n、电压等级U、最大允许电压误差K_U以及最大允许相位误差

S12，引入任意给定的多路待测电压信号；

S13，对任意给定的多路待测电压信号进行采样，得到采样信号；

步骤2，对多路采样信号进行希尔伯特-黄变换，得到多路待测电压信号的瞬时幅值、相位和频率；

步骤3，根据预设的专家系统进行智能匹配，实现多路待测电压信号相序相位关系的自动鉴定；

步骤3的具体过程为，

S31，根据瞬时幅值、相位和频率，确定多路待测电压信号基波分量在同一时刻t₀的幅值A(t₀)和相位θ(t₀)；

S32，计算出t₀时刻多路待测电压信号间的相位差；

S33，根据电压等级U、最大允许电压误差K_U及幅值A(t₀)，确定待测电压信号幅值是否均在允许范围内，若不再允许范围内，则输出线路存在故障，否则转入下一步；

S34，根据待核相数n及幅值A(t₀)，确定并输出待测电压信号中是否有中性线和中性线编号；

S35，根据最大允许相位误差将相位差与专家系统内部的专家知识库匹配，输出各路待测电压信号的同相编号及正负序关系的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法，其特征在于：步骤2的具体过程为，

S21，对采样信号信号进行经验模态分解得出一列本征模态函数；

S22，对本征模态函数进行希尔伯特变换，得到对应待测电压信号的瞬时幅值、相位及频率。

3.根据权利要求2所述的一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法，其特征在于：S21的具体过程为，

S211，设待测电压信号u(t)，测电压信号u(t)的采样信号X_n(t)，由采样信号X_n(t)求得待测电压信号u(t)的所有局部极点，通过三次样条差值函数分别拟合待测电压信号u(t)的极大值和极小值，形成待测电压信号u(t)的上包络线和下包络线，求出上下包络线的平均值m(t)，用待测电压信号u(t)的原数据序列和m(t)作差，得到一个分量为h₁(t)，即

u(t)-m(t)＝h₁(t)

S212，判断h₁(t)是否满足本征模态函数条件，若不满足，则将h₁(t)视为新的待测电压信号，重复S211直到第k次满足本征模态函数条件为止，得到h_k(t)，记c₁＝h₁(t)为本征模态函数的第一个分量，残余分量为r₁＝u(t)-c₁；

S213，将r₁作为新的待测电压信号，重复S211和S212的过程，得到本征模态函数的第二个分量c₂，残余分量为r₂＝r₁-c₂；

以此类推，得到n个满足本征模态函数条件的残余分量r₁＝u(t)-c₁,r₂＝r₁-c₂,…,r_n＝r_n-1-c_n；

S214，当r_n不能再被提取本征模态函数分量时，分解过程结束，待测电压信号u(t)可表示为，

4.根据权利要求2或3所述的一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法，其特征在于：本征模态函数满足以下条件，

A)整个信号数据的极值点与零点个数相等或相差为1；

B)在任意点上，信号数据序列局部的极大值与局部极小值所形成的包络线均值需为零，即信号局部关于横轴对称。

5.根据权利要求2所述的一种基于希尔伯特-黄变换和专家系统的鉴相方法，其特征在于：S22的具体过程为，

S221，设待测电压信号进行经验模态分解后的本征模态函数n分量u₁(t)，对u₁(t)进行希尔伯特变换；

其中，函数u₁(t)的希尔伯特变换可看成函数u₁(t)和1/πt的卷积；

S222，求u₁(t)的解析信号z(t)；

z(t)＝u₁(t)+jH[u₁(t)]＝A(t)e^jθ(t)

其中，为瞬时幅值，为瞬时相位，瞬时频率