一種基于離散正交s變換的電能質量擾動信號檢測算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中電網擾動信號的檢測方法，具體為一種基于離散正交S變 換的電能質量擾動信號檢測算法。
【背景技術】
[0002] 電能質量問題一直以來都是一個備受關注的問題，在諸多電能質量問題當中，復 雜的電能質量擾動信號首當其沖。大量的電力電子器件和非線性元件的使用會產生擾動信 號，準確快速的檢測出這些擾動信號的起止時刻，對于保證和提高電能質量來說至關重要。
[0003] 目前，短時傅立葉變換（STFT)、小波變換、神經網絡法、S變換是常見的檢測電能 質量擾動信號的方法，對于非靜態(tài)信號，短時傅立葉變換受限于窗函數的固定寬度而不能 動態(tài)的檢測信號的高頻和低頻成分；小波變換通過可變的窗函數，雖然能夠比較有效的檢 測出非靜態(tài)信號的頻率成分，但對于時域擾動信號（例如電壓暫升、暫降）檢測效果不佳； 神經網絡法雖然能有效進行時頻分析，但首先需要進行訓練，并且需要大量的先驗信息， 因此計算量較大，算法復雜，實時性差；S變換作為另外一種可以有效分析時頻域信號的方 法，類似于連續(xù)小波變換，但其高斯窗函數的位置和寬度等調節(jié)因子固定，導致其自適應能 力較差，算法過程中大量的時頻復數矩陣也增加了算法復雜度。
[0004] 以上分析可知，為了克服傳統(tǒng)時頻分析算法存在的各種問題，找到一種算法相對 簡單，頻率分辨率高，準確性好的算法是關鍵。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)檢測電能質量擾動信號的方法不能有效檢測擾動信號的起 止時刻的問題，提供了一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，該算法適 用于電能質量擾動檢測，頻率分辨率高，算法簡便，準確性好。
[0006] 本發(fā)明是采用如下的技術方案實現的：一種基于離散正交S變換的電能質量擾動 信號檢測算法，包括以下步驟：
[0007] S1 :對電能質量擾動信號仿真，得到擾動信號h(t)，并對擾動信號h(t)進行采 樣；
[0008] S2 :對采樣好的擾動信號h(t)進行離散正交S變換，得到離散正交S變換系數矩 陣，根據系數矩陣繪制擾動信號波形；
[0009]S3:根據系數矩陣以及繪制的擾動信號波形，最終定位擾動信號中幅值變化的起 始時刻和終止時刻。
[0010] 上述的一種基于離散正交s變換的電能質量擾動信號檢測算法，所述S2中的離散 正交S變換包括以下步驟：
[0011] 步驟一：將采樣好的擾動信號h(t)經過快速傅立葉變換，得到頻域信號H(f);
[0012]步驟二：設定頻率變量v、頻帶的寬度0和時間變量t三個變量，然后對這三個 變量賦初始值，并構造N個正交S變換基函數向量；
[0013]步驟三：創(chuàng)建Ramp矩陣，Ramp矩陣中元素為正負一交替出現，g卩[-1，1，-1，1…… ];
[0014]步驟四：將步驟一中的頻域信號H(f)經逆傅立葉變換后，與步驟二得到的正交S變換基函數向量相乘，再與步驟三中的Ramp矩陣相乘；得到離散正交S變換系數矩陣；
[0015] 步驟五：步驟四得到的離散正交S變換系數矩陣在MATLAB中繪圖進行可視化。
[0016] 上述的一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，所述步驟二中 對頻率變量V、頻帶的寬度0和時間變量T三個變量賦初始值遵循以下規(guī)定：T= 0, 1，... 0 -1 ;V和0的選取必須保證每個頻率點使用一次而且只使用一次，為滿足以上 規(guī)定并方便對三個變量賦值，引入變量P，賦值條件如下：P= 2,......，log2(N)_l,，V= 0 = Yp-D，，T =〇, i，…，
[0017] 上述的一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，步驟二中對頻率 變量V、頻帶的寬度0和時間變量T三個變量賦初始值后，根據以下公式構造N個正交 S變換基函數向量：
【主權項】
1. 一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，其特征在于包括以下步 驟： 51 :對電能質量擾動信號仿真，得到擾動信號h (t)，并對擾動信號h (t)進行采樣； 52 :對采樣好的擾動信號h(t)進行離散正交S變換，得到離散正交S變換系數矩陣，根 據系數矩陣繪制擾動信號波形； S3:根據系數矩陣以及繪制的擾動信號波形，最終定位擾動信號中幅值變化的起始時 刻和終止時刻。
2. 根據權利要求1所述的一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，其 特征在于所述S2中的離散正交S變換包括以下步驟： 步驟一：將采樣好的擾動信號h(t)經過快速傅立葉變換，得到頻域信號H(f); 步驟二：設定頻率變量V、頻帶的寬度β和時間變量τ三個變量，然后對這三個變量 賦初始值，并構造 N個正交S變換基函數向量； 步驟三：創(chuàng)建Ramp矩陣，Ramp矩陣中元素為正負一且交替出現，g卩[-1，1，-1，1……]; 步驟四：將步驟一中的頻域信號H(f)經逆傅立葉變換后，與步驟二得到的正交S變換 基函數向量相乘，再與步驟三中的Ramp矩陣相乘；得到離散正交S變換系數矩陣； 步驟五：步驟四得到的離散正交S變換系數矩陣在MATLAB中繪圖進行可視化。
3. 根據權利要求2所述的一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法，其 特征在于所述步驟二中對頻率變量V、頻帶的寬度β和時間變量τ三個變量賦初始值遵 循以下規(guī)定：τ = 0, 1，... β -I ; V和β的選取必須保證每個頻率點使用一次而且只使用 一次。
4. 根據權利要求2所述的一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信 號檢測算法，其特征在于步驟二中對頻率變量V、頻帶的寬度β和時間變 量τ三個變量賦初始值后，根據以下公式構造 N個正交S變換基函數向量：
.，β，τ ]表不弟k個 正交S變換基函數向量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中電網擾動信號的檢測方法，具體為一種基于離散正交S變換的電能質量擾動信號檢測算法。首先在傳統(tǒng)S變換的基礎上引入頻率變量（表示一個頻帶的中心）、頻帶的寬度和時間變量（表示一個時間點）三個變量后，對時域信號進行離散化正交化處理，得到離散正交S變換，然后運用離散正交S變換對幾種常見的電能質量擾動信號進行時頻分析，用得到的離散正交S變換系數矩陣，對擾動的起止時刻進行定位，最終實現了對擾動信號的檢測。本發(fā)明提供的算法能準確有效的檢測擾動信號的起止時刻，為電能質量擾動信號檢測提供了一種新的思路，利于擾動信號分析方法的發(fā)展。
【IPC分類】G01R31-00, G06F17-50
【公開號】CN104535855
【申請?zhí)枴緾N201410785364
【發(fā)明人】張學東, 趙慶生, 包同崗, 趙志, 李鵬, 孫凱, 王振起, 王宇, 韓肖清
【申請人】國家電網公司, 國網山西省電力公司晉中供電公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月17日