[發(fā)明專利]采用自適應(yīng)多分辨率廣義S變換的電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410740831.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN104459397A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃南天;蔡國(guó)偉;張書鑫;張衛(wèi)輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種采用自適應(yīng)多分辨率廣義S變換的電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)采集

利用變電站中的電壓、電流互感器及二次設(shè)備對(duì)相關(guān)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集和記錄；

2)將擾動(dòng)信號(hào)利用自適應(yīng)多分辨率廣義S變換，亦稱AMGST進(jìn)行處理：

AMGST是廣義S變換的擴(kuò)展，其關(guān)鍵在于對(duì)廣義S變換高斯窗函數(shù)的傅里葉變換結(jié)果中窗寬因子的調(diào)整，具體設(shè)置如下：

在低頻部分，計(jì)算公式為：

S[jT,nNT]=Σm=0N-1H[m+nNT]exp(-2π2m2/λLF2n2)exp(i2πmj/N)---(1)]]>

其中：低頻部分為1Hz至100Hz，在此范圍內(nèi)令低頻窗寬調(diào)整因子λ_LF＝2；

在中頻部分，計(jì)算公式為：

S[jT,nNT]=Σm=0N-1H[m+nNT]exp(-2π2m2/λMF2n2)exp(i2πmj/N)---(2)]]>

其中：中頻部分為101Hz至700Hz，在此范圍內(nèi)令中頻窗寬調(diào)整因子

在高頻部分，計(jì)算公式為：

S[jT,nNT]=Σm=0N-1H[m+nNT]exp(-2π2m2/λHF2n2)exp(i2πmj/N)---(3)]]>

其中：高頻部分為701Hz至(f_s/2)Hz，f_s為系統(tǒng)采樣率；通過基頻50Hz傅里葉譜判斷信號(hào)是否含有基頻擾動(dòng)，若無擾動(dòng)，取高頻窗寬調(diào)整因子否則，取

3)擾動(dòng)信號(hào)特征提取

確定6種特征構(gòu)建分類決策樹，從原始信號(hào)和AMGST計(jì)算結(jié)果矩陣中提取分類所需特征，用于分類的特征向量為：特征向量中各元素含義及計(jì)算方法如下：

A_d表示原始信號(hào)1/4周期能量跌落幅度，計(jì)算方法為原始信號(hào)各1/4周期的均方根值的最小值比上無噪聲標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量信號(hào)的1/4周期均方根值；

A_r表示原始信號(hào)1/4周期能量上升幅度，計(jì)算方法為原始信號(hào)各1/4周期的均方根值的最大值比上無噪聲標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量信號(hào)的1/4周期均方根值；

表示AMGST計(jì)算結(jié)果矩陣中基頻對(duì)應(yīng)幅值標(biāo)準(zhǔn)差；

A_norm表示AMGST計(jì)算結(jié)果矩陣中基頻歸一化幅值因子，計(jì)算方法為基頻各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)幅值中的最大值加最小值再減1pu后再整體除以2；

A_Mmax表示AMGST計(jì)算結(jié)果矩陣中,101Hz到700Hz部分，各個(gè)頻率對(duì)應(yīng)平均幅值最大值；

E_HF表示改進(jìn)的高頻能量，計(jì)算公式為：

EHF=Σn=701fs/2Σj=1fsSTh2(n,j)---(4)]]>

S_Th為高頻頻域內(nèi)幅值大于0.02pu的元素；

4)設(shè)計(jì)決策樹分類器對(duì)樣本進(jìn)行分類

針對(duì)所涉及的13種擾動(dòng)設(shè)計(jì)決策樹進(jìn)行分類，其中包括電壓暫降C1、電壓暫升C2、電壓中斷C3、閃變C4、暫態(tài)振蕩C5、諧波C6、電壓切痕C7、電壓尖峰C8單一擾動(dòng)8種，和諧波含暫降C9、諧波含暫升C10、諧波含閃變C11、諧波含振蕩C12、暫降含振蕩C13復(fù)合擾動(dòng)5種；決策樹的每個(gè)決策節(jié)點(diǎn)的閾值設(shè)定原則是，無交叉樣本節(jié)點(diǎn)閾值由無交叉特征值范圍的中間值確定；含交叉樣本的節(jié)點(diǎn)閾值提出最小分類損失原則進(jìn)行確定，如果最后仍不能確定確切閾值，則選取可行范圍的中值作為閾值；

最小分類損失原則原理如下：定義誤識(shí)別率E_r，令其中p為選定閾值后，待分類樣本被誤識(shí)別的個(gè)數(shù)，M為樣本總數(shù)，分別設(shè)定交叉范圍內(nèi)樣本特征值為分類閾值，并尋找E_r最小值對(duì)應(yīng)的閾值，即確定具有最小分類損失的閾值。