一种实测地面合成电场数据的处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实测地面合成电场数据的处理方法，包括：根据实测的地面合成电场数据的缺失值写入规则对缺失值进行判断并剔除；利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的异常值分段进行判断并剔除；利用线性回归方法对地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补，获取弥补后的地面合成电场数据；若弥补后的地面合成电场数据不符合预期，则调整分段方式，对异常值重新利用线性回归方法进行弥补；若弥补后的地面合成电场数据是符合预期，利用奇异值分解滤除弥补后的地面合成电场数据中的随机干扰值。本发明专利技术方案降低由于测量设备异常或外界环境干扰对地面合成电场数据的影响，对地面合成电场的机理分析有重要的推动作用。

Method and system for processing ground synthetic electric field data

The invention discloses a processing method, a synthesis of measured ground electric field data include: according to the lack of ground level electric field measured data value is written to the rules of the missing values to judge and remove outliers; ground electric field data measured of the use of the method of section Pauta criterion to judge and remove the linear regression method on the ground; the synthesis of electric field data has been conducted for elimination of missing values and outliers, acquire the ground electric field data for the synthesis; if the ground electric field data for the expected, the adjustment mode, the abnormal value of using linear regression to make up; if the ground electric field data after compensating is expected. By using the singular value decomposition of the ground electric field data of random interference filter after compensating the value in the. The proposal of the invention reduces the influence on the synthetic electric field data of the ground due to the abnormality of the measuring equipment or the interference of the external environment, and has an important promoting effect on the mechanism analysis of the ground synthetic electric field.

【技术实现步骤摘要】
一种实测地面合成电场数据的处理方法及系统
本专利技术涉及高压直流输电
，更具体地，涉及一种实测地面合成电场数据的处理方法及系统。
技术介绍
随着我国经济持续快速发展，能源需求，特别是电力资源需求持续增长。然而我国电力资源总体上西多东少、北多南少，具有分布与需求不均衡的特点。因此为实现电力资源优化配置，我国将“西电东送、南北互供、全国联网”作为电网发展的战略目标。这意味着需要建设大规模、远距离、高效率的输电工程，高压直流输电技术成为实现这一目标的不二之选。高压直流输电线路传输电能时，由于导线放电不可避免地会产生电晕电流、无线电干扰、可听噪声和合成电场等，造成电能损耗和其他环境问题。近年来我国直流输电线路建设快速发展，直流输电线路周围的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。地面合成电场数据是直流输电线路的主要电磁环境参数，预测直流线路下的地面合成场已成为线路导线选型的一项重要工作。现有技术(CN:201110342945.8)是从直流输电线路直流地面合成电场产生机理出发，采用有限元法进行建模，预测直流输电线路地面合成电场数据。在建模过程中，利用子域提高了导线表面电场计算精度；利用数学方法，推算了有空间电荷情况下的电场，最终获得了更加精确的直流输电线路地面合成电场计算方法。然而实测的地面合成电场数据中，可能由于设备临时的不正常工作或数据传输过程中的意外情况，导致采集到的地面合成电场数据中含有缺失值或异常值。同时，由于高压直流输电线路下的环境复杂的特点，也有可能导致采集到的数据包含部分随机干扰值的噪声，从而影响后续的对地面合成电场数据进行研究的工作。现有技术没有对地面合成电场数据的缺失值、异常值和随机干扰值的处理方法。因此，需要一种技术，以解决对地面合成电场数据的缺失值、异常值和随机干扰值的处理问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种实测地面合成电场数据的处理方法及系统，以解决对实测地面合成电场数据进行处理的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种实测地面合成电场数据的处理方法，所述方法包括：根据实测的地面合成电场数据的缺失值写入规则对所述缺失值进行判断并剔除；利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的异常值分段进行判断并剔除；利用线性回归方法对地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补，获取所述弥补后的地面合成电场数据；判断弥补后的地面合成电场数据是否符合预期，若不符合预期，则调整分段方式，对异常值重新利用线性回归方法进行弥补；若所述弥补后的地面合成电场数据是符合预期，则利用奇异值分解滤除所述弥补后的地面合成电场数据中的随机干扰值。优选地，所述利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的缺失值分段进行判断包括：通过Bezier公式计算标准偏差：公式(1)中，x1,x2,…,xn是某个位置下地面合成电场数据的n次观测，为这n次观测的均值，△xi是第i次观测与均值的偏差；对△xi进行判断，当△xi大于3σ时，确认第i次观测的地面合成电场数据为异常值。优选地，所述利用线性回归方法对实测的地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补包括：获取经过缺失值和异常值判断后的地面合成电场数据为X(1)，X(1)列矩阵表示不同位置，行矩阵表示不同时间采样点的地面合成电场数据矩阵；确定包括缺失值和异常值的地面合成电场数据的位置为拟合位置；利用拟合位置地面合成电场数据外的其余不同位置下的地面合成电场强度建立所述拟合位置的拟合地面合成电场数据的线性回归预测模型，确认所述线性回归预测模型的组合系数；利用所述拟合位置的线性回归预测模型，对拟合位置的判断出来的缺失值和异常值进行弥补，确定对所述缺失值和异常值弥补后的地面合成电场数据X(2)。优选地，所述线性回归预测模型的组合系数通过最小二乘方式求解，包括：确认X(1)中所有不含缺失值和异常值地面合成电场数据为X*，构造矩阵A及向量a，Q*为矩阵X*拟合位置地面合成电场数据外的其余列构成的矩阵，向量a为所述线性回归预测模型的组合系数，根据线性方程Aa获取X(1)中对应拟合位置的列矩阵，并确认所述线性方程Aa的最小二乘问题的解为拟合位置的组合系数。优选地，所述利用奇异值分解滤除所述拟合后的地面合成电场数据中的随机干扰值包括：对于经过缺失值和异常值拟合后的地面合成电场数据X(2)，进行奇异值分解：其中，U＝[u1,u2,…,ur]，S＝diag(σ1,σ2,…,σr)，V＝[v1,v2,…,vr]，U的列向量组是X(2)X(2)T的标准正交特征向量，V的列向量组是X(2)TX(2)的标准正交特征向量，r为矩阵X(2)的秩，σ1,σ2,…,σr分别为矩阵X(2)的r个奇异值；利用表征有效信号的前m个奇异值重构矩阵，得到去掉随机干扰值后的地面合成电场数据X(3)，基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种实测地面合成电场数据的处理系统，所述系统包括：第一判断单元，用于根据实测的地面合成电场数据的缺失值写入规则对所述缺失值进行判断并剔除；第二判断单元，用于利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的异常值分段进行判断并剔除；第一处理单元，用于利用线性回归方法对地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补，获取所述弥补后的地面合成电场数据；判断弥补后的地面合成电场数据是否符合预期，若不符合预期，则调整分段方式，对异常值重新利用线性回归方法进行弥补；第二处理单元，用于若所述弥补后的地面合成电场数据是符合预期，则利用奇异值分解滤除所述弥补后的地面合成电场数据中的随机干扰值。优选地，所述第二判断单元还用于：通过Bezier公式计算标准偏差：公式(1)中，x1,x2,…,xn是某个位置下地面合成电场数据的n次观测，为这n次观测的均值，△xi是第i次观测与均值的偏差；对△xi进行判断，当△xi大于3σ时，确认第i次观测的地面合成电场数据为异常值。优选地，所述第一处理单元还用于：获取经过缺失值和异常值判断后的地面合成电场数据为X(1)，X(1)列矩阵表示不同位置，行矩阵表示不同时间采样点的地面合成电场数据矩阵；确定包括缺失值和异常值的地面合成电场数据的位置为拟合位置；利用拟合位置地面合成电场数据外的其余不同位置下的地面合成电场强度建立所述拟合位置的拟合地面合成电场数据的线性回归预测模型，确认所述线性回归预测模型的组合系数；利用所述拟合位置的线性回归预测模型，对拟合位置的判断出来的缺失值和异常值进行弥补，确定对所述缺失值和异常值弥补后的地面合成电场数据X(2)。优选地，所述线性回归预测模型的组合系数通过最小二乘方式求解，包括：确认X(1)中所有不含缺失值和异常值地面合成电场数据为X*，构造矩阵A及向量a，Q*为矩阵X*拟合位置地面合成电场数据外的其余列构成的矩阵，向量a为所述线性回归预测模型的组合系数，根据线性方程Aa获取X(1)中对应拟合位置的列矩阵，并确认所述线性方程Aa的最小二乘问题的解为拟合位置的组合系数。优选地，所述第二处理单元用于：对于经过缺失值和异常值拟合后的地面合成电场数据X(2)，进行奇异值分解：其中，U＝[u1,u2,…,ur]，S＝diag(σ1,σ2,…,σr)，V＝[v1,v2,…,vr]，U的列向量组是X(2)X(2)T的标准正交特征向量，V的列向量组是X(2)TX(2)的标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实测地面合成电场数据的处理方法，所述方法包括：根据实测的地面合成电场数据的缺失值写入规则对所述缺失值进行判断并剔除；利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的异常值分段进行判断并剔除；利用线性回归方法对地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补，获取所述弥补后的地面合成电场数据；判断弥补后的地面合成电场数据是否符合预期，若不符合预期，则调整分段方式，对异常值重新利用线性回归方法进行弥补；若所述弥补后的地面合成电场数据是符合预期，则利用奇异值分解滤除所述弥补后的地面合成电场数据中的随机干扰值。

【技术特征摘要】
1.一种实测地面合成电场数据的处理方法，所述方法包括：根据实测的地面合成电场数据的缺失值写入规则对所述缺失值进行判断并剔除；利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的异常值分段进行判断并剔除；利用线性回归方法对地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补，获取所述弥补后的地面合成电场数据；判断弥补后的地面合成电场数据是否符合预期，若不符合预期，则调整分段方式，对异常值重新利用线性回归方法进行弥补；若所述弥补后的地面合成电场数据是符合预期，则利用奇异值分解滤除所述弥补后的地面合成电场数据中的随机干扰值。2.根据权利要求1所述的方法，所述利用拉依达准则法对实测的地面合成电场数据的缺失值分段进行判断包括：通过Bezier公式计算标准偏差：公式(1)中，x1,x2,…,xn是某个位置下地面合成电场数据的n次观测，为这n次观测的均值，△xi是第i次观测与均值的偏差；对△xi进行判断，当△xi大于3σ时，确认第i次观测的地面合成电场数据为异常值。3.根据权利要求1所述的方法，所述利用线性回归方法对实测的地面合成电场数据中被剔除的缺失值和异常值进行弥补包括：获取经过缺失值和异常值判断后的地面合成电场数据为X(1)，X(1)列矩阵表示不同位置，行矩阵表示不同时间采样点的地面合成电场数据矩阵；确定包括缺失值和异常值的地面合成电场数据的位置为拟合位置；利用拟合位置地面合成电场数据外的其余不同位置下的地面合成电场强度建立所述拟合位置的拟合地面合成电场数据的线性回归预测模型，确认所述线性回归预测模型的组合系数；利用所述拟合位置的线性回归预测模型，对拟合位置的判断出来的缺失值和异常值进行弥补，确定对所述缺失值和异常值弥补后的地面合成电场数据X(2)。4.根据权利要求3所述的方法，所述线性回归预测模型的组合系数通过最小二乘方式求解，包括：确认X(1)中所有不含缺失值和异常值地面合成电场数据为X*，构造矩阵A及向量a，Q*为矩阵X*拟合位置地面合成电场数据外的其余列构成的矩阵，向量a为所述线性回归预测模型的组合系数，根据线性方程Aa获取X(1)中对应拟合位置的列矩阵，并确认所述线性方程Aa的最小二乘问题的解为拟合位置的组合系数。5.根据权利要求1所述的方法，所述利用奇异值分解滤除所述拟合后的地面合成电场数据中的随机干扰值包括：对于经过缺失值和异常值拟合后的地面合成电场数据X(2)，进行奇异值分解：其中，U＝[u1,u2,…,ur]，S＝diag(σ1,σ2,…,σr)，V＝[v1,v2,…,vr]，U的列向量组是X(2)X(2)T的标准正交特征向量，V的列向量组是X(2)TX(2)的标准正交特征向量，r为矩阵X(2)的秩，σ1,σ2,…,σr分别为矩阵X(2)的r个奇异值；利用表征有效信号的前m个奇异值重构矩阵，得到去掉随机干扰值后的地面合成电场数据X(3)，

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠勇，谢莉，王秋生，谷晓岚，袁海文，赵录兴，陆家榆，杨晓洪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，北京航空航天大学，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11