[發(fā)明專利]一種基于離群點檢測的超高次諧波發(fā)射信號檢測方法

有效

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112633427B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 周群;周慧;桂澤森;劉雪山;賀明智;翟義然
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G01R23/167
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

本發(fā)明涉及超高次諧波檢測技術領域，具體地說，涉及一種基于離群點檢測的超高次諧波發(fā)射信號檢測方法，其包括以下步驟：一、輸入數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)預處理；二、確定預處理后數(shù)據(jù)集的概率分布模型；三、DBSCAN離群點檢測：首先根據(jù)k?dist曲線斜率變化，自適應確定半徑參數(shù)Eps，接著確定最小聚類點數(shù)MinPts，最后利用DBSCAN算法聚類；四、檢測效果分析。本發(fā)明提出的算法準確檢測出了設備在不同頻率點處的發(fā)射情況，有利于分析研究超高次諧波的發(fā)射特性。

技術領域

本發(fā)明涉及超高次諧波檢測技術領域，具體地說，涉及一種基于離群點檢測的超高次諧波發(fā)射信號檢測方法。

背景技術

在電力系統(tǒng)電力電子化的大趨勢下，光伏逆變器、電動汽車充電樁、節(jié)能燈等受控于開關頻率的電力電子設備廣泛應用于電網(wǎng)，由此所帶來的高頻電磁干擾等問題吸引了越來越來研究人員的關注。許多可再生能源發(fā)電廠都通過高開關頻率的功率器件與電網(wǎng)相連，導致超高次諧波流入點電網(wǎng)，另一部分超高次諧波源則是與負載相連的電子變換器。這些開關器件以其重量更輕，尺寸更小，能源效率更高等優(yōu)勢得到廣泛使用，但是也引發(fā)了2kHz以上超高次諧波的發(fā)射。

早在2005年就有學者發(fā)現(xiàn)，2-150kHz頻段范圍內的干擾水平不斷上升，造成設備損壞的現(xiàn)象越來越多。直至2014年，首次提出“超高次諧波”這一概念，即將2~150kHz頻率范圍內的電壓與電流的波形畸變定義超高次諧波，此后該定義逐漸得到國內外研究學者的一致認同。

準確測量超高次諧波是分析研究其特性的基礎，因此關于測量方法的研究是眾多學者關注的重點。現(xiàn)有關于超高次諧波的測量方法主要有三種：

（1）方法A是基于IEC 61000-4-7附錄B中2-9kHz的測量方法，在此基礎上將200Hz頻帶集合范圍擴寬到2-150kHz。該方法用到了測量的全部數(shù)據(jù)，是一種無間隙的處理方法，信號覆蓋范圍達100%。

（2）方法B是基于IEC 61000-4-30附錄B中所描述的32段0.5ms等間隔采樣方法，該方法帶寬為2000Hz，因僅對200ms中16ms時間窗進行采樣分析，較方法A來說采樣數(shù)據(jù)量大大減小，適用于現(xiàn)場測試，但信號覆蓋范圍僅達8%，這是以犧牲頻域分辨率為代價的。

（3）方法C是基于標準CISPR 16-1-2中提出的測量方法，該方法適用于在實驗室條件下對待測設備進行免疫性水平以及發(fā)射水平測量，不適用于現(xiàn)場測試。

由于現(xiàn)有標準中的方法都存在一定的局限性不能準確反映實際的排放情況，有研究提出一種基于開關頻率的集合方法，這種方法能夠更準確反映出信號在開關頻率以及開關頻率整數(shù)倍處幅值變化情況，但是開關頻率準確識別是先決條件，在有多個設備且工作開關頻率不一致情況下應用受限。此外，也有研究為降低超高次諧波處理數(shù)據(jù)量，對時域采樣方法進行了改進，僅對200ms時間窗的首、末兩周波進行采樣，然后分別進行頻譜分析，兩者均值作為最后的測量結果。該方法能夠在一定程度上減少了需處理的數(shù)據(jù)量，提升運算速度。但是，由于超高次諧波頻域寬，幅值小，時變性強等特點，僅對兩周波信號進行分析影響了測量結果的準確性。采樣數(shù)據(jù)量的減少同樣也會導致無法準確定位超高次諧波發(fā)射頻率，影響測量結果。

綜上所述，由于缺少標準化的超高次諧波測量方法，不同方法的測量結果一致性差。超高次諧波頻帶寬、幅值小，實際工程應用中對采樣頻率要求較高，產生的數(shù)據(jù)量大，標準IEC 61000-4-7與IEC 61000-4-30中的提出的兩種不同角度集合方法都是旨在更高效的處理超高次諧波源發(fā)射測量數(shù)據(jù)。若直接存儲原始數(shù)據(jù)，雖保證了頻率分辨率但數(shù)據(jù)量太大，對處理、存儲、傳輸設備是很大的負擔，現(xiàn)場測量中不適用。應用頻譜集合雖能在一定程度上減小數(shù)據(jù)量，但集合后頻率分辨率大大降低，不適用于需要精確測量場合。因此，現(xiàn)有的超高次諧波測量方法無法解決高頻率分辨率與低數(shù)據(jù)量之間的矛盾。

發(fā)明內容

本發(fā)明的內容是提供一種基于離群點檢測的超高次諧波發(fā)射信號檢測方法，其能夠克服現(xiàn)有技術的某種或某些缺陷。