一种复合电能质量扰动信号的识别方法
【专利摘要】本发明涉及电能质量分析与监测【技术领域】，主要涉及一种基于多特征量的高识别率复合电能质量扰动信号识别方法。本发明利用电能质量监测点的监测设备采集的电能质量信号，作为待识别的扰动信号类型，即自动识别系统的输入，通过自动识别从而输出扰动信号的类型。该方法不仅能够识别电力系统中存在的多种单一扰动，还能够精确的识别出多种复合扰动，进而为电能质量的管理与治理提供辅助决策,具有重要的现实意义。
【专利说明】一种复合电能质量扰动信号的识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电能质量分析与监测【技术领域】，尤其涉及一种复合电能质量扰动信号的识别方法。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的飞速发展，诸如炼钢电弧炉、电气化铁路、电力电子装置等大量非线性、冲击性和不平衡负荷在电力系统中的投入使用，导致配电网出现电压暂降、电压暂升、电压波动、谐波、电压缺口、脉冲与振荡暂态干扰等一系列需引起高度重视的电能质量问题。电能质量污染易造成系统损耗增加，计量仪表测量误差增大，继电保护装置误动作，补偿电容器寿命大幅度降低，计算机死机或数据丢失，不可预计的低电压跳闸等，由此给敏感负荷用户带来的经济损失逐年增加。因此，供电部门和电力用户对电能质量的关心程度与日俱增，电能质量问题已成为电力系统亟待解决的问题。
[0003]电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和暂态电能质量问题。随着电能质量对国民经济的影响逐渐加大和人们对电能质量研究的不断深入，人们对电能质量扰动的关注焦点已不仅仅是电压、频率和谐波等各项稳态指标，还包括各种暂态扰动。稳态电能质量扰动的研究已经深入，国内外也有严格的标准，各种监测治理方法也较为成熟。而新型微处理器设备和各种电力电子设备的大量投入，使得暂态电能质量问题不断突出。暂态扰动的影响范围虽然比稳态扰动小，但其造成的后果不容小视。对暂态扰动的解决需要以对暂态电能质量扰动的充分认识为前提，因此研究电能质量扰动，特别是暂态电能质量扰动的检测和识别方法具有十分重要的意义。
[0004]另外，由于实际电网发生扰动时情况比较复杂，并非都是发生单一扰动，还有很大可能是多种扰动混合的情况，如系统发生单相接地故障时产生的扰动可能是电压暂降和振荡暂态的混合。由于复合电能质量是多种单一扰动相互作用而产生，在特征提取的过程中会因单一扰动的相互影响而导致特征的混叠甚至失效，对其识别问题要比单一扰动识别复杂的多。虽然目前已经出现了一些复合电能质量扰动识别方法，但是这些方法针对多扰动信号的识别率还比较低，因此发明一种具有较高识别率的复合电能质量扰动识别方法具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有电能质量扰动识别方法的不足，提供一种复合电能质量扰动信号的识别方法，所述识别方法基于多特征量进行。
[0006]一种复合电能质量扰动信号的识别方法，具体步骤如下:
[0007]S1、进行电能质量扰动信号的采集:采用电压互感器采集电网中电能质量监测点的电能质量扰动信号，由此得到监测点含扰动的电压信号U ；
[0008]S2、提取电能质量扰动信号的特征向量,包括:
[0009]S21、米用总体经验模态分解方法(Ensemble Empirical Mode Decomposit1n,EEMD)处理SI所述含扰动的电压信号U，提取EEMD分解的有效模态特征量M1, M2，其中，M1为EEMD分解得到的第一个模态的瞬时幅值最大值特征量，M2为EEMD分解得到的第一个模态各点取1?后的幅值之和；
[0010]S22、采用动态测度法处理SI所述扰动电压信号U，提取信号频率特征量Nf, N1, N2, Nh，其中，Nf为表征扰动信号是单频信号还是多频信号的特征量，N1为表征谐波频率点的特征量，N2为表征是否含有整数倍基波频率点特征量，Nh为表征频谱高频段是否含有主要频率点的特征量，具体如下:
[0011]S221、将SI所述扰动电压信号U进行快速傅里叶变换从而得到傅里叶变换的幅度谱 A(f)；
[0012]S222、采用动态测度法找出主要频率点并结合极值点包络从幅度谱A(f)中提取特征Nf，N1, N2, Nh,具体过程如下:
[0013]S2221、设XJPXn为曲线f上的两个不同的点，则曲线上这两点之间的部分记作路^P(X1jXn)jBPP(X1iXn) = (X1, X2,, Xn),其中，N 为不为零的自然数；
[0014]S2222、路径P (X1, Xn)上最高点和最低点的高度差为路径的动态测度，即，Dyn [P (X1, Xn)] = {sup (|halt (Xi) -1halt(Xj) I)}，其中，Xi, Xj 为曲线 f 上 XJ X1^间的点，并且i, j e [2，N-1], sup表示上确界，halt表示高度；
[0015]S2223、设Xm为曲线f的一个极大点，当曲线上存在比Xm更高的极大点时，点Xm的动态测度等于点χΜ通向与其同高度点的所有路径中最小的路径动态测度，即Dyn[xM]={inf {Dyn[P (XM, XN) ]}}，其中，halt (Xm) = halt (Xn)，inf 表示下确界，P (XM, XN)表示曲线 f 上点Xm和点Xn之间的部分；
[0016]S2224、对极值点最大包络求取动态测度后得到原始信号的动态测度谱A(w)，振荡扰动的振荡频率较高，则在动态测度谱中分布在高频段，在寻找主要频率点时如果极值
点Xm的动态测度DynDg满足
【权利要求】
1.一种复合电能质量扰动信号的识别方法，其特征在于，包括如下步骤: S1、进行电能质量扰动信号的采集:采用电压互感器采集电网中电能质量监测点的电能质量扰动信号，由此得到监测点含扰动的电压信号U ； S2、提取电能质量扰动信号的特征向量，包括: S21、采用总体经验模态分解方法处理SI所述含扰动的电压信号U，提取EEMD分解的有效模态特征量M1, M2,其中，M1为EEMD分解得到的第一个模态的瞬时幅值最大值特征量，M2为EEMD分解得到的第一个模态各点取模后的幅值之和； S22、采用动态测度法处理SI所述扰动电压信号U，提取信号频率特征量Nf，N1,N2, Nh，其中，Nf为表征扰动信号是单频信号还是多频信号的特征量，N1为表征谐波频率点的特征量，N2为表征是否含有整数倍基波频率点特征量，Nh为表征频谱高频段是否含有主要频率点的特征量，具体如下: S221、将SI所述扰动电压信号U进行快速傅里叶变换从而得到傅里叶变换的幅度谱A(f)； S222、采用动态测度法找出主要频率点并结合极值点包络从幅度谱A(f)中提取特征Nf, N1, N2, Nh,具体过程如下: S2221、设X1和Xn为曲线f上的两个不同的点，则曲线上这两点之间的部分记作路径P(X1iXn) JPP(X1iXn) = (X1, X2,, Xn),其中，N 为不为零的自然数； S2222、路径P(X1, Xn)上最高点和最低点的高度差为路径的动态测度，即，Dyn[P (X1, Xn)]=(Supdhalt(Xi) -1halt(Xj) I)}，其中，Xi, Xj 为曲线 f 上 X1 和 Xn 之间的点，并且i,j ^ [2，N-1]，sup表示上确界，halt表示高度； S2223、设Xm为曲线f的一个极大点，当曲线上存在比Xm更高的极大点时，点Xm的动态测度等于点Xm通向与其同高度点的所有路径中最小的路径动态测度，即Dyn[XM]={inf {Dyn[P (XM, XN) ]}}，其中，halt (Xm) = halt (Xn)，inf 表示下确界，P (XM, XN)表示曲线 f 上点Xm和点Xn之间的部分； S2224、对极值点最大包络求取动态测度后得到原始信号的动态测度谱A(w)，振荡扰动的振荡频率较高，则在动态测度谱中分布在高频段，在寻找主要频率点时如果极值点Xm的动态测度Dyn[XM]满足
2.根据权利要求1所述的一种复合电能质量扰动信号的识别方法，其特征在于:S1所述电能质量监测点设置在发电厂母线、区域变电站、重要支路和关键用户接入点，其中重要支路和关键用户接入点定义参见《民用建筑电气设计规范》。
3.根据权利要求1所述的一种复合电能质量扰动信号的识别方法，其特征在于:S222所述动态测度法结合极值点包络的求取过程如下:设|F(m)|为监测点含扰动的电压信号u的离散傅立叶变换结果的模，其共有L个极大值点，记为p(o|，设和郎+1)1之间的频率点个数为xi+1，则I户(o|和I郎+1)1之间的xi+1个频率点的极大值包络为
【文档编号】G01R23/16GK104034974SQ201410193729
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】张葛祥, 赵俊博, 刘德建 申请人:西南交通大学