一种高频暂态信号提取方法、系统、存储介质及计算设备技术方案

技术编号:35840520 阅读:14 留言:0更新日期:2022-12-03 14:12
本发明专利技术公开一种高频暂态信号提取方法、系统、存储介质及计算设备,其中方法包括:根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据;选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理;对数据窗内加窗处理后的采样数据进行小波变换;比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为启动信号在所需频段的暂态分量。本发明专利技术通过微分判据选取数据窗内变化最剧烈位置,消除了原有装置的边界效应,同时避免了信号二抽取过程可能出现的信息丢失现象,更适合于处理保护装置所需的暂态信号,能够精确提取信号的高频分量。能够精确提取信号的高频分量。能够精确提取信号的高频分量。

【技术实现步骤摘要】
一种高频暂态信号提取方法、系统、存储介质及计算设备


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护
,特别涉及一种高频暂态信号提取方法、系统、存储介质及计算设备。

技术介绍

[0002]小波变换是电力系统暂态量及行波保护、测距等原理实现的关键技术之一,对于故障后产生的暂态信号,利用小波变换可以提取其中的高频分量,以此来判断故障的类型、位置,实现故障的快速隔离与定位。
[0003]现有的保护装置中采用的小波变换主要是Mallat算法。由于实际信号都是有限长的,现有的装置多采用周期扩展和反射扩展的方法来处理信号边界,以避免边界不连续性所产生的在边界上变换系数衰减慢的问题,但是这会导致边界上的信号值发生突变,无法准确的反应实际情况,使保护判别结果受到干扰。
[0004]另外,现有装置采用的小波变换方法在二抽取过程中会出现有效信息丢失现象,从而使得基于高频暂态量的保护判据发生误动作。因此,现有的高频暂态信号提取方法不适用于高速的继电保护装置。

技术实现思路

[0005]针对上述问题,本专利技术提供一种高频暂态信号提取方法、系统、存储介质及计算设备,本专利技术所采用的技术方案是:一种高频暂态信号提取方法,包括以下步骤:根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据;选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理;对数据窗内加窗处理后的采样数据进行小波变换;比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为启动信号在所需频段的暂态分量。/>[0006]进一步的,根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据具体如下:选取启动时刻t2前Δt1至启动时刻后Δt2时间段内,即t1至t4时刻的采样数据;其中,t1为与启动时刻t2之前相差Δt1的时刻,t4为启动时刻t2之后相差Δt2的时刻,Δt1和Δt2根据所需高频暂态信号长度进行设定。
[0007]进一步的,选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理包括:选取采用点步骤:通过数据窗内的最大微分处找到变化最剧烈的时刻t3对应的采样点;生成数据窗步骤:以变化最剧烈时刻t3对应的采样点作为参考点,生成一定长度的汉宁窗;
加窗处理步骤:对一定长度的汉宁窗内的采样数据进行加窗处理。
[0008]进一步的,对数据窗内的加窗处理后的采样数据进行小波变换包括:确定小波算法分解层数步骤:根据所需提取的信号频率与信号的采样频率,确定小波算法分解层数j;采样数据分解计算步骤:对数据窗内加窗处理后的采样数据进行j层分解;确定小波变换结果步骤:将j层分解中的最后一层细节系数作为小波变换结果。
[0009]进一步的,比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为启动信号在所需频段的暂态分量具体如下:移动一个数据点得到下一个数据窗口,对多个数据窗内的采样数据进行加窗处理和小波变换;根据小波算法分解层数j,重复进行以下步骤2
j

1次:选取采用点步骤、生成数据窗步骤、确定小波算法分解层数步骤、采样数据分解计算步骤和确定小波变换结果步骤,获得2
j
个相邻数据窗的小波变换结果;结合2
j
个相邻数据窗的小波变换结果,在2
j
个数据窗中选取暂态能量最大的数据窗小波变换结果作为该信号在所需频段的暂态分量。
[0010]进一步的,选取采用点步骤中,变化最剧烈的时刻t3对应的采样点k
max
,为第一个满足下式关系的采样点:式中,a0(k)为原始离散信号,k为采样点编号,n为数据窗内采样点数,ΔT为采样间隔时间。
[0011]进一步的,生成数据窗步骤中,生成一定长度的汉宁窗具体如下:以采样点k
max
作为参考点生成长度为2Δt3的汉宁窗,如下式所示:式中,w(t)为窗函数,Δt3=min{t3−
t1,t4−
t3}。
[0012]进一步的,加窗处理步骤中,对长度为2Δt3的汉宁窗内采样数据进行加窗处理,具体如下:式中,a
0w
(t)为加窗处理后的信号,w(t)为窗函数,a0(t)为原采用数据信号,*表示卷积,t满足。
[0013]进一步的,采样数据分解计算步骤中,通过Mallat算法对数据窗内加窗处理后的采样数据进行j层分解,具体如下:
式中,h0和h1分别代表低通和高通滤波器数组;a
0w
(k)为经加窗处理后的原始离散信号;d
jw
(k)、a
jw
(k)分别为第j层细节系数和平滑逼近系数,分别对应了第j

1层平滑逼近系数a
(j

1)w
(k)的高频分量和低频分量;n为数据窗内采样点数。
[0014]进一步的,暂态能量具体如下:式中,E为小波变换结果的暂态能量,d
jw
(k)为第j层细节系数。
[0015]进一步的,多个数据窗内的采样数据包括t1+ΔT至t4+ΔT数据窗内的采样数据,其中ΔT为采样间隔时间。
[0016]本专利技术还提供一种高频暂态信号提取系统,包括:信号接收模块,用于若接收到继电保护装置发送的启动信号,根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据;信号处理模块,用于选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理;信号处理模块,还用于对数据窗内加窗处理后的采样数据进行小波变换;信号输出模块,用于比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为信号在所需频段的暂态分量。
[0017]进一步的,信号接收模块具体用于:选取启动时刻t2前Δt1至启动时刻后Δt2时间段内,即t1至t4时刻的采样数据;其中,t1为与启动时刻t2之前相差Δt1的时刻,t4为启动时刻t2之后相差Δt2的时刻,Δt1和Δt2根据所需高频暂态信号长度进行设定。
[0018]进一步的,信号处理模块具体用于:通过数据窗内的最大微分处找到变化最剧烈的时刻t3对应的采样点;以变化最剧烈时刻t3对应的采样点作为参考点,生成一定长度的汉宁窗;对一定长度的汉宁窗内的采样数据进行加窗处理。
[0019]进一步的,信号处理模块还具体用于:根据所需提取的信号频率与信号的采样频率,确定小波算法分解层数j;对数据窗内加窗处理后的采样数据进行j层分解;将j层分解中的最后一层细节系数作为小波变换结果。
[0020]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质,可读存储介质中存储一个或多个程序,一个或多个程序包括指令,指令当由计算设备执行时,使得计算设备执行所述高频暂态信号提取方法。
[0021]本专利技术还提供一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器,其中,
所述一个或多个存储器中存储有一个或多个程序,一个或多个程序被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行所述高频暂态信号提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频暂态信号提取方法,其特征在于,包括以下步骤:根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据;选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理;对数据窗内加窗处理后的采样数据进行小波变换;比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为启动信号在所需频段的暂态分量。2.根据权利要求1所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,根据启动信号,选取启动时刻前后一定时间段的采样数据具体如下:选取启动时刻t2前Δt1至启动时刻后Δt2时间段内,即t1至t4时刻的采样数据;其中,t1为与启动时刻t2之前相差Δt1的时刻,t4为启动时刻t2之后相差Δt2的时刻,Δt1和Δt2根据所需高频暂态信号长度进行设定。3.根据权利要求2所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,选取采样数据中变化最剧烈的点,以该点为参考点对数据窗内的采样数据进行加窗处理包括:选取采用点步骤:通过数据窗内的最大微分处找到变化最剧烈的时刻t3对应的采样点;生成数据窗步骤:以变化最剧烈时刻t3对应的采样点作为参考点,生成一定长度的汉宁窗;加窗处理步骤:对一定长度的汉宁窗内的采样数据进行加窗处理。4.根据权利要求1所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,对数据窗内的加窗处理后的采样数据进行小波变换包括:确定小波算法分解层数步骤:根据所需提取的信号频率与信号的采样频率,确定小波算法分解层数j;采样数据分解计算步骤:对数据窗内加窗处理后的采样数据进行j层分解;确定小波变换结果步骤:将j层分解中的最后一层细节系数作为小波变换结果。5.根据权利要求4所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,比较多个相邻数据窗的小波变换结果,选取相邻多个数据窗中最灵敏的数据作为启动信号在所需频段的暂态分量具体如下:移动一个数据点得到下一个数据窗口,对多个数据窗内的采样数据进行加窗处理和小波变换;根据小波算法分解层数j,重复进行以下步骤2
j

1次:选取采用点步骤、生成数据窗步骤、确定小波算法分解层数步骤、采样数据分解计算步骤和确定小波变换结果步骤,获得2
j
个相邻数据窗的小波变换结果;结合2
j
个相邻数据窗的小波变换结果,在2
j
个数据窗中选取暂态能量最大的数据窗小波变换结果作为该信号在所需频段的暂态分量。6.根据权利要求3所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,选取采用点步骤中,变化最剧烈的时刻t3对应的采样点k
max
,为第一个满足下式关系的采样点:
式中,a0(k)为原始离散信号,k为采样点编号,n为数据窗内采样点数,ΔT为采样间隔时间。7.根据权利要求6所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,生成数据窗步骤中,生成一定长度的汉宁窗具体如下:以采样点k
max
作为参考点生成长度为2Δt3的汉宁窗,如下式所示:式中,w(t)为窗函数,Δt3=min{t3−
t1,t4−
t3}。8.根据权利要求7所述的高频暂态信号提取方法,其特征在于,加窗处理步骤中,对长度为2Δt3的汉宁窗内采样数据进行加窗处理,具体如下:式中,a
0w

【专利技术属性】
技术研发人员:姚程刘涛陈涛贺春王海林张永伍陈亮王洋袁中琛黄潇潇杨畅赵玉新李大勇时燕新马红祥于天一何佳伟谢仲润李斌
申请(专利权)人:国家电网有限公司国网天津市电力公司
类型:发明
国别省市:

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