[发明专利]一种基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法

权利要求书

1.一种基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，包括以下步骤：

步骤一：获取配电网中出现的电压暂降扰动待测信号；

步骤二：将步骤一中得到的电压暂降扰动信号模型进行模数转换，包括信号的采样、离散化，把模拟信号转换为数字信号；

步骤三：利用时频聚集特性准则对改进S变换方法中的高斯时频窗宽度调节参数进行优化选取，替换掉利用经验值进行选取的高斯时频窗宽度调节参数，并利用改进后的S变换对步骤二中的待测数字信号进行特征量的提取、检测、分析，确定电压暂降扰动信号的特征量，包括暂降的起止时刻、持续时间、暂降幅值、谐波以及相位的跳变。

2.根据权利要求1所述的基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，其特征在于：步骤三中，所述改进S变换方法包括如下步骤：

A、根据改进 S变换的离散表达式，对于                                               范围内的每一个值，分别计算待分析信号的时频分布；

B、任意选定某一初始频率，对于每个值，分别带入时频聚集特性度量准则表达式中计算；步骤A中是调节参数值对应的时频分布在选定频率处的截面分布，记为；

C、对于任意选定的频率，比较步骤B得到的各个值，其最大值对应的值就是选定频率对应的最优调节参数，也即：

  ；

D、重复步骤B和C，直到计算得到所有频率对应的调节参数优化值；

E、用优化后的作为调节参数带入到改进的离散S变换中，替换经验值选取的调节参数。

3.根据权利要求2所述的基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，其特征在于：所述待分析信号的时频分布表达式如下：

，

令，，，得到改进S变换的离散表达式如下：

，

其中，为加入的高斯窗口函数宽度调节参数；和为离散时间变量；为离散频率变量；为采样点数；为采样周期。

4.根据权利要求2或3所述基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，其特征在于：在参数设置方面，步骤A中高斯窗口函数中的调节参数的取值不大于1；步骤B中，对于时频聚集特性度量准则表达式中的参数，为常数，且、的取值范围分别设置为，。

5.根据权利要求1所述的基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，其特征在于：

步骤三中，所述改进S变换算法的电压暂降特征量提取、检测与分析方法的步骤为：

A、对待测电压信号进行改进S变换运算，得到变换后的复时频矩阵，对复时频矩阵进行处理，分离出模值矩阵和相位矩阵；

B、由模值矩阵得到基波幅值曲线图，从而可以计算出电压幅值暂降深度；

C、由模值矩阵得到高频频谱值和曲线图，从而可以计算出电压暂降起止时刻以及持续时间；

D、由相位矩阵可以计算得到电压暂降相位跳变值，从而可以确定电压暂降信号的相位突变点。

6.根据权利要求5所述的基于时频聚集特性准则S变换的电压暂降检测方法，其特征在于：所述的电压暂降的特征量包括电压暂降幅值、电压暂降起止时刻以及电压暂降持续时间、电压暂降相位跳变，各特征量的分析步骤为：

a. 电压暂降幅值的检测：

电压暂降幅值，即电压发生突然下降后的电压幅值的大小，常以电压幅值暂降深度来表示，其中，； 为暂降前电压的有效值，为暂降时电压的有效值；由改进S变换的模矩阵基波频率对应的列向量得到反映信号基波幅值随时间变化的基波幅值曲线；电压幅值暂降深度由计算得到：

    ；

b.电压暂降起止时刻以及电压暂降持续时间的检测：

由模矩阵中大于或等于十倍基波频率的所有高频分量对应的列向量可得到信号的各次高频幅值特性，这些向量的和构成了信号的高频频谱和矩阵，即：

，

高频幅值矩阵的和构成的曲线反映出信号的高频分量随时间的变化规律；电压暂降的起止时刻对应信号的突变时刻，电压信号的突变时刻导致高频分量的出现；电压暂降信号经过改进S变换算法变换后的高频频谱幅值和曲线在电压暂降发生时刻和结束时刻均有尖峰存在，由这两个尖峰点发生时刻即可准确检测出电压暂降起止时刻、持续时间；

c. 电压暂降相位跳变的检测：

由相位矩阵中提取出基波频率列相位向量，然后再逐点比较相邻两点相位增量，即相位跳变值：

  ，

其中，为长度为的列向量，，且。