[發明專利]基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法

在審

• 申請號: 202011004374.2
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112132021A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 程杉;嚴瀟;徐敬偉;王睿
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01R31/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：對擾動信號進行每周期采樣，得到采樣序列s(t)；

步驟二：對采樣序列s(t)開始去噪，選則合適的小波基；

步驟三：通過獲取采樣序列s(t)的最小頻率f_min，確定最大分解層數N，即：

式中，Δt為采樣周期；f₀為小波基函數的中心頻率；

步驟四：根據小波變換各分解層的能量分布特性，建立可調因子μ的數學模型，根據該模型計算各分解層的調節因子μ；

步驟五：計算各分解層的最優閾值λ；

步驟六：構建HATF，帶入調節因子μ與最優閾值λ，獲得各分解層的自適應閾值函數，并對小波分解后的細節系數d_n進行處理；

步驟七：將各分解層的近似系數與細節系數d_n進行小波重構，得到重構信號，去噪完畢；

步驟八：開始電能質量擾動檢測，確定小波基與分解尺度，由于db4小波的適宜性，選擇其對采樣序列進行5層分解，得到d₁；

步驟九：定位突變點：求出d₁的模極大值及其位置，模極大值點即為信號的突變點；

步驟十：確定擾動起止時刻：記錄模極大值點對應的時刻與時間間隔，即為擾動的起止時刻與持續時間。

2.根據權利要求1所述基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法，其特征在于：步驟二中，選擇Sym4小波作為小波基函數；

則Sym4可作為一個基本小波函數；對其進行伸縮和平移可以得到小波序列：

式中，Sym(t)為基本小波函數，Sym_α,β(t)為伸縮和平移后的小波函數，α和β分別為尺度因子與伸縮因子；對于時域內任意信號Sym(t)∈L²(R)，小波變換可表示為：

3.根據權利要求1所述基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法，其特征在于：步驟四中，含噪信號s(t)包括純凈信號x(t)、噪聲信號n(t)，即：

s(t)＝x(t)+n(t) (4)；

根據n(t)和s(t)小波變換各分解層的能量分布特性，建立可調因子μ的數學模型：

式中，E_nj和E_sj分別為第j層分解中n(t)和s(t)的能量，在第一層分解中含噪信號s(t)與噪聲信號n(t)波形基本一致，所以E_n1≈E_s1，其余則E_sj＝2^jE_nj，由數學推算得到各分解層上μ的取值范圍為：1～11。

4.根據權利要求1所述基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法，其特征在于：步驟五中，據無偏似然估計原理，獲取最優閾值λ：

將信號s(t)中的每一個元素取絕對值,再由小到大排序,然后將各個元素取平方，從而得到新的信號序列y(k)為：

y(k)＝[sort(|s|)]²,k＝0,1,...,N-1 (6)；

式中：sort為MATLAB中的排序命令；|s|表示信號s(t)中的每一個元素的絕對值，y(k)表示新的信號序列，k表示序號；

取閾值為y(k)的第k個元素的平方根,即：

式中：MAD為最佳尺度上小波系數估計的絕對均值，σ表示閾值系數，因子0.6745是高斯分布矯正選擇的；

則該值產生的風險Rish(k)為：

根據所得到的風險曲線Rish(k),計其最小風險點的值為r_min，則最優閾值λ的定義為：

5.根據權利要求1所述基于WMM與HATF的暫態電能質量擾動檢測方法，其特征在于：步驟六中，構建如式(8)的HATF，帶入調節因子μ與最優閾值λ，獲得各分解層的自適應閾值函數；

式中：T表示各分解層的自適應函數，x表示采樣信號值。