[发明专利]一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器

说明书

本发明公开了一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器，涉及脉冲噪声滤除技术领域，包括确定功率矩阵和控制参数；对功率矩阵进行奇异值分解得到第一矩阵、第二矩阵及对角矩阵；根据对角矩阵计算每个控制参数的滤波矩阵；根据第一矩阵、第二矩阵以及滤波矩阵计算每个控制参数对应的新功率矩阵；计算功率矩阵与每个新功率矩阵的估计误差；从所有估计误差中筛选出最小的估计误差，并将最小的估计误差对应的新功率矩阵确定为最优功率矩阵；将最优功率矩阵中数据进行整理，截取前N个数据组成滤除脉冲噪声的功率信号序列。本发明对于频繁发生的、幅度较大的脉冲噪声具有较好的滤除作用，同时也可以较好地保持功率信号的突变特性。

技术领域

本发明涉及脉冲噪声滤除技术领域，特别是涉及一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器。

背景技术

随着智能电网的发展，家庭用电负荷的分析变得越来越重要。通过用电负荷的分析，家庭用户可以及时获得每个电器的用电信息，以及电费的精细化清单；电力部门可以获得更详尽的用户用电信息，并可以提高用电负荷预测的准确度，为电力部门提供统筹规划的依据。同时，利用每个电器的用电信息，可获知用户的用电行为，这对于家庭能耗评估和节能策略的研究具有指导意义。

当前用电负荷分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵入式负荷分解方法不需要在负荷的内部用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总信息即可获得每个用电设备的负荷信息。非侵入式负荷分解方法具有投入少、方便使用等特点，因此，该方法适用于家庭负荷用电的分解。

非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节。最初的开关事件检测以有功功率P的变化值ΔP作为开关事件检测的判断依据，方便且直观。这是因为任何一个用电设备的运行状态发生变化，其所消耗的功率值也必然发生改变，并且该改变也将会在所有电器所消耗的总功率中体现出来。这种方法除了需要设置功率变化值的合理阈值，还需要解决事件检测方法在实际应用中存在的问题，例如某些电器启动时刻的瞬时功率值会出现较大的尖峰(马达启动电流远大于额定电流)，会造成电器稳态功率变化值不准确，从而影响对开关事件检测的判断，这种尖峰其实就是脉冲噪声；而且不同家用电器的暂态过程或长或短(脉冲噪声的持续时间和发生频率相差较大)，因此功率变化值的确定变得较为困难；由于电能质量的变化(如电压突降)有功功率会出现突变的情况，这样很可能会出现误判。

因此，开关事件检测过程中，对功率信号进行滤波是很重要的一步，常用的消除背景噪声的方法是低通滤波器和中值滤波器。

尽管低通滤波器可以有效地滤除背景噪声，并能在一定程度上保持信号的突变性。但是，鉴于信号突变点(功率发生跳变的地方)对于确定开关事件的重要性，希望滤波器不要改变功率信号的突变性，但是低通滤波器往往做不到这一点，低通滤波器会使得突变点不再陡峭，变得光滑，使得突变时间(对应于开关事件的发生时间)难以确定。

中值滤波器在保持信号突变性以及滤除脉冲噪声方面表现突出，但是对于连续发生的强脉冲噪声，其滤波效果欠佳。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器，对于频繁发生的、幅度较大的脉冲噪声具有较好的滤除作用，同时也可以较好地保持功率信号的突变特性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种功率信号脉冲噪声滤除的方法，所述方法包括：

获取实测的功率信号序列；所述功率信号序列的长度为N；

将所述功率信号序列进行分段处理，并将分段后的数据重新排列组成功率矩阵；所述功率矩阵为N_R行N_C列矩阵；

确定控制参数集合；所述控制参数集合包含K个控制参数；

对所述功率矩阵进行奇异值分解，得到第一矩阵、第二矩阵以及对角矩阵；