一种相干噪声滤除方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种相干噪声滤除方法及系统。所述滤除方法包括：获取实测功率信号参数；从实测功率信号序列的第一个实测功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量；根据所述功率矢量确定历史背景噪声；根据所述历史背景噪声确定相干噪声滤波器的滤波参数；利用极小化信号方差的优化准则，根据所述历史背景噪声确定所述相干噪声滤波器的权重；获取待滤除实测功率信号的功率以及序号；根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号。采用本发明专利技术所提供的滤除方法及系统能够提高脉冲噪声检测精度以及相干噪声滤除精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种相干噪声滤除方法及系统
本专利技术涉及相干噪声滤除领域，特别是涉及一种相干噪声滤除方法及系统。
技术介绍
随着智能电网的发展，家庭用电负荷的分析变得越来越重要。通过用电负荷的分析，家庭用户可以及时获得每个电器的用电信息，以及电费的精细化清单；电力部门可以获得更详尽的用户用电信息，并可以提高用电负荷预测的准确度，为电力部门提供统筹规划的依据；同时，利用每个电器的用电信息，可获知用户的用电行为，这对于家庭能耗评估和节能策略的研究具有指导意义。当前用电负荷分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵入式负荷分解方法不需要在负荷的内部用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总信息即可获得每个用电设备的负荷信息；由于非侵入式负荷分解方法具有投入少、方便使用等特点，因此，该方法适用于家庭负荷用电的分解。非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节，最初的事件检测以有功功率P的变化值ΔP作为事件检测的判断依据，方便且直观。因为任何一个用电设备的运行状态发生变化，其所消耗的功率值也必然发生改变，并且该改变也将会在所有电器所消耗的总功率中体现出来。这种方法除了需要设置功率变化值的合理阈值，还需要解决事件检测方法在实际应用中存在的问题，例如：某些电器启动时刻的瞬时功率值会出现较大的尖峰(例如，马达启动电流远大于额定电流)，会造成电器稳态功率变化值不准确，从而影响对开关事件的判断，这种尖峰其实就是脉冲噪声；而且不同家用电器的暂态过程或长或短(脉冲噪声的持续时间和发生频率相差较大)，因此功率变化值的确定变得较为困难；由于电能质量的变化(如电压突降)有功功率会出现突变的情况，这样很可能会出现误判。因此，开关事件检测过程中，对功率信号进行滤波是很重要的一步，常用的消除背景噪声的方法是低通滤波器。低通滤波器可以有效地滤除背景噪声，并能在一定程度上保持信号的突变性，鉴于信号突变点(功率发生跳变的地方)对于确定开关事件的重要性，通常希望滤波器不要改变功率信号的突变性，但由于低通滤波器可以让低频信号通过，频率最低的信号是常数(即不随时间变化而变化的信号，为0赫兹)，而突变信号包含了从零到无穷大赫兹的所有信号，并且高频占据了信号能量的大部分，低通滤波器滤除了高频信号，剩下的是以零赫兹信号为代表的低频信号，信号的连续性非常强，使得突变点变得模糊，因此，低通滤波器无法保持功率信号中的突变点，低通滤波器会使得突变点不再陡峭，变得光滑，使得突变时间(对应于开关事件的发生时间)难以确定，从而导致对功率信号中的脉冲噪声检测精度低，功率信号中的相干噪声滤除精准度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种相干噪声滤除方法及系统，以解决脉冲噪声检测精度低，相干噪声滤除精准度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种相干噪声滤除方法，包括：获取实测功率信号参数；所述实测功率信号参数包括实测功率信号序列以及实测功率信号序列长度N；所述实测功率信号序列包括多个实测功率信号，所述实测功率信号为含有噪声的功率信号，N为所述实测功率信号的序号，N≥1；从所述实测功率信号序列的第一个实测功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量；其中，L<N；所述功率矢量为第一功率矢量或第二功率矢量；根据所述功率矢量确定历史背景噪声；根据所述历史背景噪声确定相干噪声滤波器的滤波参数；所述滤波参数包括规则化参数、滤波器阶数以及归一化步长；利用极小化信号方差的优化准则，根据所述历史背景噪声确定所述相干噪声滤波器的权重；获取待滤除实测功率信号的功率以及序号；根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号。可选的，所述根据所述功率矢量确定历史背景噪声，具体包括：获取所述实测功率信号的功率；根据所述功率矢量确定平均功率；根据所述实测功率信号的功率以及所述平均功率确定历史背景噪声。可选的，所述从所述实测功率信号序列的第一个功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量，具体包括：从所述实测功率信号序列的第一个功率信号开始，获取所述实测功率信号序列的当前序号j；j≥0；初始化所述当前序号，并判断所述当前序号是否小于N-1，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为所述当前序号小于N-1，确定所述功率信号的数量L为所述当前序号，并获取从第一个功率信号开始至所述当前序号的实测功率信号作为第一功率矢量；若所述第一判断结果表示为所述当前序号不小于N-1，确定第一个功率信号开始至所述当前序号的实测功率信号的背景噪声的均值以及方差；根据所述均值以及所述方差确定第二功率矢量。可选的，所述根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号，具体包括：判断所述待滤除实测功率信号的序号是否大于N，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号不大于N，判断所述待滤除实测功率信号的序号是否小于L-1，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号小于L-1，根据公式确定无噪声的功率信号，其中，v(n)为背景噪声，n为所述待滤除实测功率信号的序号，P(n+1)为序号为n+1的实测功率信号的功率，ω(n)为序号为n时的实测功率信号的权重，β为归一化步长，e(n+1)为序号为n+1时实测值与预测值之间的误差，ω(n+1)为序号为n+1时的实测功率信号的权重，T为功率数据的采样间隔，s(n+1)为序号为n+1的实测功率信号的无噪声的功率信号；若所述第三判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号不小于L-1，根据公式确定无噪声的功率信号。一种相干噪声滤除系统，包括：实测功率信号参数获取模块，用于获取实测功率信号参数；所述实测功率信号参数包括实测功率信号序列以及实测功率信号序列长度N；所述实测功率信号序列包括多个实测功率信号，所述实测功率信号为含有噪声的功率信号，N为所述实测功率信号的序号，N≥1；功率矢量确定模块，用于从所述实测功率信号序列的第一个实测功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量；其中，L<N；所述功率矢量为第一功率矢量或第二功率矢量；历史背景噪声确定模块，用于根据所述功率矢量确定历史背景噪声；滤波参数确定模块，用于根据所述历史背景噪声确定相干噪声滤波器的滤波参数；所述滤波参数包括规则化参数、滤波器阶数以及归一化步长；权重确定模块，用于利用极小化信号方差的优化准则，根据所述历史背景噪声确定所述相干噪声滤波器的权重；功率以及序号获取模块，用于获取待滤除实测功率信号的功率以及序号；无噪声的功率信号确定模块，用于根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号。可选的，所述历史背景噪声确定模块具体包括：功率获取单元，用于获取所述实测功率信号的功率；平均功率确定单元，用于根据所述功率矢量确定平均功率；历史背景噪声确定单元，用于根据所述实测功率信号的功率以及所述平均功率确定历史背景噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相干噪声滤除方法，其特征在于，包括：获取实测功率信号参数；所述实测功率信号参数包括实测功率信号序列以及实测功率信号序列长度N；所述实测功率信号序列包括多个实测功率信号，所述实测功率信号为含有噪声的功率信号，N为所述实测功率信号的序号，N≥1；从所述实测功率信号序列的第一个实测功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量；其中，L

【技术特征摘要】
1.一种相干噪声滤除方法，其特征在于，包括：获取实测功率信号参数；所述实测功率信号参数包括实测功率信号序列以及实测功率信号序列长度N；所述实测功率信号序列包括多个实测功率信号，所述实测功率信号为含有噪声的功率信号，N为所述实测功率信号的序号，N≥1；从所述实测功率信号序列的第一个实测功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量；其中，L<N；所述功率矢量为第一功率矢量或第二功率矢量；根据所述功率矢量确定历史背景噪声；根据所述历史背景噪声确定相干噪声滤波器的滤波参数；所述滤波参数包括规则化参数、滤波器阶数以及归一化步长；利用极小化信号方差的优化准则，根据所述历史背景噪声确定所述相干噪声滤波器的权重；获取待滤除实测功率信号的功率以及序号；根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号。2.根据权利要求1所述的相干噪声滤除方法，其特征在于，所述根据所述功率矢量确定历史背景噪声，具体包括：获取所述实测功率信号的功率；根据所述功率矢量确定平均功率；根据所述实测功率信号的功率以及所述平均功率确定历史背景噪声。3.根据权利要求1所述的相干噪声滤除方法，其特征在于，所述从所述实测功率信号序列的第一个功率信号开始，采用迭代算法选取L个功率信号确定功率矢量，具体包括：从所述实测功率信号序列的第一个功率信号开始，获取所述实测功率信号序列的当前序号j；j≥0；初始化所述当前序号，并判断所述当前序号是否小于N-1，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为所述当前序号小于N-1，确定所述功率信号的数量L为所述当前序号，并获取从第一个功率信号开始至所述当前序号的实测功率信号作为第一功率矢量；若所述第一判断结果表示为所述当前序号不小于N-1，确定第一个功率信号开始至所述当前序号的实测功率信号的背景噪声的均值以及方差；根据所述均值以及所述方差确定第二功率矢量。4.根据权利要求1所述的相干噪声滤除方法，其特征在于，所述根据所述历史背景噪声、所述滤波参数、所述权重、所述待滤除实测功率信号的功率以及序号，滤除所述待滤除实测功率信号的背景噪声，确定无噪声的功率信号，具体包括：判断所述待滤除实测功率信号的序号是否大于N，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号不大于N，判断所述待滤除实测功率信号的序号是否小于L-1，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号小于L-1，根据公式确定无噪声的功率信号，其中，v(n)为背景噪声，n为所述待滤除实测功率信号的序号，P(n+1)为序号为n+1的实测功率信号的功率，ω(n)为序号为n时的实测功率信号的权重，β为归一化步长，e(n+1)为序号为n+1时实测值与预测值之间的误差，ω(n+1)为序号为n+1时的实测功率信号的权重，T为功率数据的采样间隔，s(n+1)为序号为n+1的实测功率信号的无噪声的功率信号；若所述第三判断结果表示为所述待滤除实测功率信号的序号不小于L-1，根据公式确定无噪声的功率信号。5.一种相干噪声滤除系统，其特征在于，包括：实测功率信号参数获取模块，用于获取实测功率信号参数；所述实测功率信号参数包括实测功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明岳，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44