一种电能质量信号特征提取方法技术

本发明专利技术涉及一种电能质量信号特征提取方法，包括：构建基波原子库；采集电网电能质量信号，将电能质量信号在基波原子库上进行稀疏分解，提取基波信号特征；根据提取到的基波信号特征构建五种电能质量信号原子库：即类基波原子库、脉冲原子库、谐波原子库、闪变原子库以及振荡原子库；将步骤(2)中提取基波信号特征后的电能质量信号在步骤(3)中构建的原子库上进行稀疏分解，提取电能质量信号特征。本发明专利技术无需对采样后的电能质量信号进行额外处理，处理速度较快，便于对电能质量进行实时分析；能够准确快速定量地提取电能质量中存在的各种扰动信号特征；可以有效的滤除噪声信号。

【技术实现步骤摘要】
一种电能质量信号特征提取方法
本专利技术涉及电能质量分析与监测
，尤其是一种电能质量信号特征提取方法。
技术介绍
近年来，随着科学技术的不断进步和经济水平的迅猛提升，使得电力工业的发展水平进入了一个新的阶段，电网的结构和电力负荷的类型都发生了重大变化。这些进步在带来各种便利的同时，也使得电能质量恶化的因素不断增加，如特高压交直流输电、微电网和各种可再生能源发电的持续发展，使电网结构变得更加复杂；电力系统中的电力电子设备、电力机车、动车组、电弧性设备、充电站等各种非线性和冲击性负荷的大量投入使用，使电力消耗形式更加复杂。电网结构和电力消耗形式的复杂化带来了大量的电能质量问题，严重的影响了人民生活和经济发展水平，引起了电力部门、学者和广大电力消费者的普遍重视。为降低电能质量问题带来的影响，改善电能质量，需要对电能质量监测装置采集的扰动信号进行分析处理，其过程一般包括扰动分析和特征提取、数据压缩、扰动分类识别及扰动参数辨识等。扰动分析与特征提取是后续处理过程的基础，只有对电能质量信号进行有效的分析并提取特征参数，才能更好地完成分类、定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能质量信号特征提取方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：/n(1)构建基波原子库；/n(2)采集电网电能质量信号，将电能质量信号在基波原子库上进行稀疏分解，提取基波信号特征；/n(3)根据提取到的基波信号特征构建五种电能质量信号原子库：即类基波原子库、脉冲原子库、谐波原子库、闪变原子库以及振荡原子库；/n(4)将步骤(2)中提取基波信号特征后的电能质量信号在步骤(3)中构建的原子库上进行稀疏分解，提取电能质量信号特征。/n

【技术特征摘要】
1.一种电能质量信号特征提取方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)构建基波原子库；
(2)采集电网电能质量信号，将电能质量信号在基波原子库上进行稀疏分解，提取基波信号特征；
(3)根据提取到的基波信号特征构建五种电能质量信号原子库：即类基波原子库、脉冲原子库、谐波原子库、闪变原子库以及振荡原子库；
(4)将步骤(2)中提取基波信号特征后的电能质量信号在步骤(3)中构建的原子库上进行稀疏分解，提取电能质量信号特征。


2.根据权利要求1所述的电能质量信号特征提取方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：
基波原子gγ1表达式如下：



其中，i1∈[0，N]，i1的初值为0～N的任一随机数；N表示待测电能质量信号f的长度；j1∈[0，N]，j1的初值为0～N的任一随机数；fN是可利用该原子库提取到的最大频率，其值按照国家电能质量标准规定的电力系统允许的基波最大频率50.5Hz进行设置；t为时间变量，t∈[0，N/fs]，fs为待测电能质量信号的采样频率；
Kγ1为归一化因子，其值为：



其中，g1为归一化系数为1的基波原子。


3.根据权利要求1所述的电能质量信号特征提取方法，其特征在于：所述步骤(2)中的电网电能质量信号采集于工业负荷、居民负荷、变电站、光伏电站、风电场、铁路牵引站、电动汽车充电桩及分布式电源并网处。


4.根据权利要求1所述的电能质量信号特征提取方法，其特征在于：所述步骤(2)中提取基波信号特征具体包括以下步骤：
(2a)初始化设置：初始残差信号等于待测电能质量信号f；
(2b)利用LSA算法在基波原子库中选择与待测电能质量信号f匹配的最佳原子gγ1(opt)：



式中，N表示待测电能质量信号f的长度；和分别为利用LSA算法求出的i1、j1的最优解；t为时间变量，t∈[0，N/fs]，fs为待测电能质量信号f的采样频率；
初始残差信号最佳匹配原子满足：



式中，gγ1代表基波原子库中的原子；
(2c)更新残差信号：



(2d)计算基波幅值：



提取的基波分量：



(2e)输出提取的基波频率：



输出提取的基波相位：



输出波形图。


5.根据权利要求1所述的电能质量信号特征提取方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是指：
(3a)类基波原子库：
类基波原子gγ2表达式如下：



式中，u(t)为阶跃函数，N为待测电能质量信号f的长度；f1是利用基波原子库提取到的基波频率；j2∈[0，N]，j2的初值为0～N的任一随机数；ns2，ne2∈[0，N]，ns2和ne2的初值均为0～N的任一随机数；t为时间变量，t∈[0，N/fs]，fs为待测电能质量信号f的采样频率；
Kγ2为归一化因子，其值为：



式中，g2为归一化系数为1的类基波原子；
(3b)脉冲原子库
脉冲原子gγ3表达式如下：



式中，u(t)为阶跃函数，N为待测电能质量信号f的长度；ns3，ne3∈[0，N]，ns3和ne3的初值均为0～N的任一随机数；t为时间变量，t∈[0，N/fs]，fs为待测电能质量信号f的采样频率；
Kγ3为归一化因子，其值为：



g3为归一化系数为1的脉冲原子；
(3c)谐波原子库
谐波原子gγ4表达式如下：



式中，N为待测电能质量信号f的长度；i4∈[0，N]，i4的初值为0～N的任一随机数；j4∈[0，N]，j4的初值为0～N的任一随机数；t为时间变量，t∈[0，N/fs]，fs为待测电能质量信号f的采样频率；
Kγ4为归一化因子，其值为：



g4为归一化系数为1的谐波原子；
(3d)闪变原子库
闪变原子gγ5表达式...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁莉芬，刘韬，何怡刚，李兵，佐磊，尹柏强，张鹤鸣，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34