针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法及系统与流程

本公开涉及一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法及系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

周期信号的相量测量在系统状态监测与控制中发挥着重要作用，如电力系统广域监测系统(wams系统)。但是被测信号往往受脉冲噪声干扰，使测量精度下降，影响状态监测甚至引起错误的控制指令。脉冲噪声具有随机性，发生率低但是幅度高。大功率负荷开关随机切换、信号模数转换过程中的电磁干扰等都会引起随机脉冲噪声。因此在计算相量之前需要对采样数据进行滤波以消除随机脉冲噪声。

中值滤波算法是过滤随机脉冲噪声最常用的非线性滤波算法，对信号中的随机脉冲噪声具有强鲁棒性，方法简单便于实施。然而，当测量信号是周期信号时，中值滤波会引入平顶畸变，如图1所示，进而降低相量计算精度，补偿难度大。另外，平顶畸变部分如果存在异常的随机脉冲噪声，会使平顶畸变不规则，更加增大补偿难度。对于这个问题，当前没有公开的解决办法。

由此可见，设计一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法是十分必要的。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法及系统，本公开能够根据中值滤波窗口长度、周期信号频率快速计算出相量补偿系数，极大地提高了中值滤波后相量计算精度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法，包括以下步骤：

(1)接收采样信号，对信号进行中值滤波，确定中值滤波窗口长度；

(2)检测平顶畸变，并判断平顶部分是否存在异常的随机脉冲噪声，并对采样信号进行修正，以修正后的采样信号为更新后的中值滤波数据序列；

(3)计算各点的相量与补偿幅值，对更新后的中值滤波数据序列进行补偿。

作为进一步的限定，所述步骤(2)中，如果平顶中中存在若干元素相同，则为平顶畸变。

作为进一步的限定，所述步骤(2)中，若平顶畸变的值ω大于零，如果存在某个元素xk，使xk<ω，修正xk为xk＝2ω。

作为进一步的限定，所述步骤(2)中，若平顶畸变的值ω小于零，如果存在某个元素xk，使xk>ω，修正xk为xk＝2ω。

作为进一步的限定，所述步骤(2)中，根据修正后的采样信号对n＝i-nh,…,i+j+nh位置重新进行中值滤波，替代相应位置的原滤波数据，其中，2nh+1为中值滤波窗口长度。

作为进一步的限定，所述步骤(3)中，补偿后的幅值为原幅值与补偿系数的比值。

一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿系统，运行于处理器或存储器上，被配置为执行以下指令：

接收采样信号，对信号进行中值滤波，确定中值滤波窗口长度；

检测平顶畸变，并判断平顶部分是否存在异常的随机脉冲噪声，并对采样信号进行修正，以修正后的采样信号为更新后的中值滤波数据序列；

计算各点的相量与补偿幅值，对更新后的中值滤波数据序列进行补偿。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开能够修正不规则平顶畸变，并给出了中值滤波后相量计算补偿公式，能够根据中值滤波窗口长度、周期信号频率快速计算出相量补偿系数，极大地提高了中值滤波后相量计算精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是中值滤波平顶畸变示意图；

图2是本公开的流程图；

图3是本公开的仿真结果；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

如图2所示，一种针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法，具体步骤如下：

1)设采样信号为x＝{xn,n＝1,…,n}，中值滤波后数据序列为中值滤波窗口长度为nmmf＝2nh+1。进入步骤2)。

2)检测平顶畸变：设检测到即该平顶有j个元素相等，其值为ω，进入步骤3)。

3)检测平顶部分是否存在异常的随机脉冲噪声：ω>0时，如果存在xk<ω，修正xk为xk＝2ω；ω<0时，如果存在xk>ω，修正xk为xk＝2ω。然后根据修正后的采样信号对n＝i-nh,…,i+j+nh位置重新进行中值滤波，替代相应位置的原滤波数据，等到更新的进入步骤4)。

4)计算p点相量其中ae为幅值，为相位，ns为每周期的采样点个数。进入步骤5)。

5)计算补偿系数：

f0为信号频率，t0为x(t)的周期。

6)补偿幅值计算结果，

因为中值滤波未引入相位偏移，所以相位计算结果不需要补偿。

如图3所示，针对中值滤波平顶畸变的相量计算补偿方法的仿真实验结果。输入信号为其中f0＝50hz，ns＝64，ipn(n)为随机脉冲噪声。滤波参数设置为nmmf＝33。由图3可以看出，本发明的方法能够修正不规则平顶畸变，并且利用本发明的补偿方法将幅值误差由15.8754减小为0.044234，极大地提高了中值滤波后相量计算精度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。