本发明专利技术提供一种电压暂降波形起止时刻定位方法及装置，该方法包括如下步骤：步骤一、采用最大堆叠离散小波变换的方法，计算电压的频谱能量，所述电压的频谱能量包括尺度系数能量和小波系数能量；步骤二、采用尺度系数能量作为电压暂降波形起止时刻的计算指标，当尺度系数能量等于设置的参考能量阈值时，确定所述尺度系数能量对应波形上的采样点即为电压暂降开始时刻或结束时刻。本发明专利技术采用最大堆叠离散小波变换的方法，计算电压的频谱能量，通过频谱能量在不同时刻下的变化，确定电压暂降事件的波形起止时刻，该方法可以解决传统方法不能真实反映电压暂降事件的起止时刻的问题，同时计算更加准确，更适合用于工程实践的实时应用。用。用。
【技术实现步骤摘要】
一种电压暂降波形起止时刻定位方法及装置
[0001]本专利技术涉及电压暂降
，具体是一种基于最大堆叠离散小波变换的电压暂降波形起止时刻定位方法。
技术介绍
[0002]电压暂降是主要的电能质量问题之一，通常由短路故障、变压器激磁、大型电机启动引起电流短时增加，从而导致电压有效值短时降低。其中，短路故障是电压暂降的主要原因。电压暂降幅值和持续时间是电压暂降的两个重要指标。准确估计电压暂降幅值和持续时间对于帮助选择电压暂降治理设备和提高设备免疫力是非常重要。
[0003]目前，电压暂降幅值和持续时间计算的常规方法是对电压有效值进行分析，定位电压暂降的起止时刻。尽管上述方法简单有效，但基于电压有效值的方法可能会在某些事件特征的估计中出现错误。例如，在电压暂降发生时，电压有效值不会立即下降到较低值，而是在过渡过程中持续一段时间，并且电压有效值在故障后不会立即恢复，这会导致错误定位电压暂降的开始和恢复时刻。
[0004]传统的基于电压有效值的电压暂降起止时刻定位方法如下：
[0005]第一步：根据电压波形数据计算电压有效值。通常以电压一个完整周期的均方根值来衡量电压有效值的大小。采样点离散的情况下电压均方根值v
rms
的计算公式为：
[0006][0007]式中，v(m)为第m个点电压的瞬时值，
△
k为一个完整电压周期内的采样数；
[0008]第二步：根据计算所得的电压均方根值v
rms
绘制电压有效值随时间的变化，如图1所示；<br/>[0009]第三步：根据电压暂降持续时间的定义，电压暂降阈值设定为0.9p.u.，那么此时可以找到电压幅值0.9p.u.对应的电压暂降的起始时间为k
1rms
，终止时间为k
2rms
。
[0010]由图1所示电压波形可知，电压暂降的实际开始时间对应波形点k1，实际结束时间对应波形点k2，显然与上述计算的k
1rms
和k
2rms
不一致，说明传统的基于电压有效值的计算方法不能真实反映电压暂降事件的起止时刻。此外，该传统方法需要逐点计算电压有效值，因此计算速度慢，不能在工程实践中实时应用。
[0011]本申请的专利技术人在实现本专利技术的过程中经过研究发现：相电压的频谱能量可以很好地用于表征电压暂降，其性能与基于电压有效值的方法完全相同。在电压暂降前和电压暂降持续的过程中，相电压包含了大量高频分量，称之为暂态，暂态分析可以准确地识别出电压暂降开始和恢复时在电压波形上对应的时刻。
[0012]因此，本专利技术提出一种基于最大堆叠离散小波变换的电压暂降波形起止时刻定位方法。其中，电压的频谱能量由尺度系数能量和小波系数能量进行分解，利用相电压的尺度系数能量对电压暂降进行刻画，提出符合定义的电压暂降波形起止时刻定位方法。
技术实现思路
[0013]本专利技术提供一种基于最大堆叠离散小波变换的电压暂降波形起止时刻定位方法及装置，其采用最大堆叠离散小波变换的方法，计算电压的频谱能量，通过频谱能量在不同时刻下的变化，确定电压暂降事件的波形起止时刻，该方法可以解决传统方法不能真实反映电压暂降事件的起止时刻的问题，同时计算更加准确，更适合用于工程实践的实时应用。
[0014]一种基于最大堆叠离散小波变换的电压暂降波形起止时刻定位方法，包括如下步骤：
[0015]步骤一、采用最大堆叠离散小波变换的方法，计算电压的频谱能量，所述电压的频谱能量包括尺度系数能量和小波系数能量；
[0016]步骤二、采用尺度系数能量作为电压暂降波形起止时刻的计算指标，当尺度系数能量等于设置的参考能量阈值时，确定所述尺度系数能量对应波形上的采样点即为电压暂降开始时刻或结束时刻。
[0017]进一步的，所述步骤一具体包括：
[0018]第一步，计算在实时电压中滑动长度为
△
k的窗口的频谱能量ε(k)：
[0019][0020]其中，
△
k＝f
s
/f为一个周期内的采样点个数，根据相电压波形v可计算出对应的频谱能量，v(m)表示相电压v在第m个采样点的瞬时值；
[0021]第二步，在实时的电压波形中，滑动窗口的频谱能量分解为尺度系数能量ε
s
(k)和小波系数能量ε
w
(k)，如下所示：
[0022]ε(k)＝ε
s
(k)+ε
w
(k)
[0023]尺度系数能量ε
s
(k)和小波系数能量ε
w
(k)分别由两个部分组成，如下所示：
[0024]ε
s
(k)＝ε
sa
(k)+ε
sb
(k)
[0025]ε
w
(k)＝ε
wa
(k)+ε
wb
(k)
[0026]第三步，分量ε
sa
和ε
wa
是由信号滑动窗口内样本边界效应的尺度系数和小波系数引起的，如下所示：
[0027][0028][0029]其中，采用pyramid算法对暂降幅值最深相的电压波形进行最大堆叠离散小波变换，计算得到尺度系数和小波系数如下：
[0030][0031][0032]其中，n＝1,2,...,L
‑
1，v(k
‑
L+3),...,v(k),v(k
‑△
k+1),...,v(k
‑△
k+L
‑
1)}，是信号滑动窗口的最后L
‑
1个和前L
‑
1个样本的序
列，和分别是尺度滤波器和小波滤波器，L为原始电压瞬时值半周期采样点个数；
[0033]分量ε
sb
和ε
wb
根据实时的尺度系数和小波系数计算，如下所示：
[0034][0035][0036]在不考虑滑动窗口的边界效应的情况下，尺度系数能量和小波系数能量定义如下：
[0037][0038][0039]进一步的，所述步骤二具体包括：
[0040]采用电压暂降事件发生前的电压波形，计算得到正常运行时的参考能量E
s
，如下所示：
[0041][0042]其中，E
s
是参考能量；ε(m)表示相电压采样点m处计算得到的频谱能量；k
i
表示滑动窗口内的相电压采样点；
[0043]通过将相电压的尺度系数能量ε
s
与参考能量E
s
的阈值进行比较，即可检测到电压暂降的起止时刻。
[0044]进一步的，所述将相电压的尺度系数能量ε
s
与参考能量E
s
的阈值进行比较，即可检测到电压暂降的起止时刻，具体包括：
[0045]当尺度系数能量ε<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电压暂降波形起止时刻定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、采用最大堆叠离散小波变换的方法，计算电压的频谱能量，所述电压的频谱能量包括尺度系数能量和小波系数能量；步骤二、采用尺度系数能量作为电压暂降波形起止时刻的计算指标，当尺度系数能量等于设置的参考能量阈值时，确定所述尺度系数能量对应波形上的采样点即为电压暂降开始时刻或结束时刻。2.如权利要求1所述的电压暂降波形起止时刻定位方法，其特征在于：所述步骤一具体包括：第一步，计算在实时电压中滑动长度为
△
k的窗口的频谱能量ε(k)：其中，
△
k＝f
s
/f为一个周期内的采样点个数，根据相电压波形v可计算出对应的频谱能量，v(m)表示相电压v在第m个采样点的瞬时值；第二步，在实时的电压波形中，滑动窗口的频谱能量分解为尺度系数能量ε
s
(k)和小波系数能量ε
w
(k)，如下所示：ε(k)＝ε
s
(k)+ε
w
(k)尺度系数能量ε
s
(k)和小波系数能量ε
w
(k)分别由两个部分组成，如下所示：ε
s
(k)＝ε
sa
(k)+ε
sb
(k)ε
w
(k)＝ε
wa
(k)+ε
wb
(k)第三步，分量ε
sa
和ε
wa
是由信号滑动窗口内样本边界效应的尺度系数和小波系数引起的，如下所示：的，如下所示：其中，采用pyramid算法对暂降幅值最深相的电压波形进行最大堆叠离散小波变换，计算得到尺度系数和小波系数如下：如下：其中，n＝1,2,...,L
‑
1，v(k
‑
L+3),...,v(k),v(k
‑△
k+1),...,v(k
‑△
k+L
‑
1)}，是信号滑动窗口的最后L
‑
1个和前L
‑
1个样本的序列，和分别是尺度滤波器和小波滤波器，L为原始电压瞬时值半周期采样...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡畔，黄曾睿，李伟，丁凯，钱一民，王易，郑剑，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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