一种暂态信号快速提取处理方法与流程

本发明属于数字信号处理领域，尤其涉及一种暂态信号快速提取处理方法。

背景技术：

随着电网向着高电压、高智能、高可靠性的方向发展，对暂态过电压测量装置性能的要求越来越高，电网暂态过电压不仅决定系统中电力设备的绝缘水平，也威胁设备设施的安全运行，含有缺陷的设备在过电压作用下可能会造成绝缘击穿，甚至引发爆炸事故。这使得对电网暂态过电压测量和分析具有极其重要的意义。

目前暂态信号提取主要通过带通滤波器滤除工频信号和高频噪声，再进行暂态信号提取，但该方法需专用硬件进行数字信号处理，基于pc和数据采集卡架构硬件无法准确进行高采样率暂态信号提取。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种暂态信号快速提取方法方法，首先数据采集单元对信号进行连续采集，数据处理单元进行分包读取，并计算第一包数据底噪。然后数据处理单元对数据分别进行高阶均值滤波和低阶均值滤波，再用高阶均值滤波数据减去低阶均值滤波数据以得到最终滤波结果。最后用最终滤波结果逐点与底噪进行比较，若小于或等于底噪，则判断为无触发，继续进行数据采集；若大于底噪，则判断为触发，并将触发前后一定时间段的数据进行打包储存，完成暂态信号提取。

进一步的，在数据采集阶段：数据处理单元分包读取数据采集卡dma上传的数据，每包数据共n个采样点。

进一步的，底噪的计算方法为：第一包数据的最大采样值减去最小采样值，即

vmax＝max(vi)i∈[1,n](式1)；

vmin＝min(vi)i∈[1,n](式2)；

v底噪＝vmax-vmin(式3)；

其中，vmax为第一包数据最大值，vmin为第一包数据最小值，v底噪为底噪。

进一步的，在滤波计算阶段：

(1)高阶均值滤波进行m个采样点均值滤波，低阶均值滤波进行n个采样点均值滤波，其中m>>n；

(2)计算高阶均值滤波的累加和：

(3)计算高阶均值滤波的初始滤波值：vh_init＝sumh_init/m(式5)；

(4)计算低阶均值滤波的累加和：

(5)计算低阶均值滤波的初始滤波值：vl_init＝suml_init/n(式7)；

(6)计算两次滤波结果的差值：vresult＝vh_init-vl_init(式8)。

进一步的，第m/2+1个点的滤波算法如下：

本发明的有益效果在于：本发明能完成对暂态电压信号的快速提取，提高暂态信号提取的灵敏度和吞吐量，减小数据处理量，降低误触发率。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是滤波前的原始波形图；

图3是高阶滤波结果的波形图；

图4是低阶滤波结果的波形图；

图5是最终滤波结果的波形图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明提出一种暂态信号快速提取处理方法，如图1所示，包括数据采集、底噪计算、滤波计算、触发比较和数据存储这5个步骤，具体如下：

s1.数据采集：数据采集单元对信号进行连续采集，数据处理单元进行分包读取；

s2.底噪计算：数据处理单元计算第一包数据的底噪；

s3.滤波计算：对数据分别进行高阶均值滤波和低阶均值滤波，再用高阶均值滤波数据减去低阶均值滤波数据以得到最终滤波结果；

s4.触发比较：用最终滤波结果逐点与底噪进行比较，若大于底噪，则判断为触发，执行步骤s5；若小于或等于底噪，则判断为无触发，继续进行数据采集，执行步骤s1；

s5.数据存储：将触发前后一定时间段的数据进行打包储存，完成暂态信号提取。

在本发明的具体实施例中，数据采集卡进行40ms/s连续采样，每包数据设置为4m采样点，通过dma上传至pc端，其原始波形如图2所示。pc端接收到数据后，计算底噪基准电平，然后分别进行10001个采样点高阶均值滤波和3个点的低阶均值滤波，滤波开始时先计算前10001个点采样值和，同时除以10001，得到第5000个点的高阶均值滤波结果，如图3所示。然后计算4999、5000、5001点采样值和，同时除以3，得到第5000个点的低阶均值滤波结果，如图4所示，高阶均值滤波结果减去低阶均值滤波结果即可得到第5000点的滤波结果。进行第5001点滤波结果计算时，仅需将前10001个点和减去第1个点，加上第10002个点，然后除以10001即可得到高阶滤波结果，前4999、5000、5001和减去4999点加上5002，然后除以3即可得到低阶滤波结果，然后相减便可得到滤波结果。上述方法中针对一个点的数据处理仅需3次减法，2次加法和2次除法即可完成暂态信号提取。其最终滤波效果如图5所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种暂态信号快速提取处理方法，首先数据采集单元对信号进行连续采集，数据处理单元进行分包读取，并计算第一包数据底噪。然后数据处理单元对数据分别进行高阶均值滤波和低阶均值滤波，再用高阶均值滤波数据减去低阶均值滤波数据以得到最终滤波结果。最后用最终滤波结果逐点与底噪进行比较，若小于或等于底噪，则判断为无触发，继续进行数据采集；若大于底噪，则判断为触发，并将触发前后一定时间段的数据进行打包储存，完成暂态信号提取。本发明可提高较高采样率条件下暂态信号提取速度，减小数据处理算法步骤，提高暂态信号提取吞吐量。

技术研发人员：欧阳勇;邓长飞
受保护的技术使用者：清华四川能源互联网研究院
技术研发日：2019.03.13
技术公布日：2019.06.18