[发明专利]一种复合电能质量扰动可视化方法

说明书

本发明涉及一种复合电能质量扰动可视化方法，按如下方法进行波形延拓和电能质量扰动可视化转换：首先，通过波形匹配延拓对10T采样电能质量扰动信号进行最佳匹配延拓，再结合分段三次埃米特插值拟合得到10T包络线序列；然后，通过2T滑动时间窗截取包络线序列，结合可视化技术得到复合电能质量扰动信号的可视化轨迹曲线图；最后，建立可电能质量扰动可视化曲线图样本库，结合先进图像识别算法实现复合电能质量扰动的检测分类。该方法有利于快速、准确辨识复合电能质量扰动。

技术领域

本发明属于电能质量扰动信号检测分类技术领域，具体涉及一种复合电能质量扰动可视化方法。

背景技术

当今电能作为一种经济、实用、清洁且易于传输、控制和转换的能源形式在各行各业中得到了广泛的使用。同时作为电力企业向电力用户提供的一种特殊商品，电能的质量应该得到充分的保证。电能质量的优劣已成为电力系统运行和管理水平高低的重要标志，检测、控制和改善电能质量是构造坚强、优质智能电网的必要条件。理想状态下，电能是按额定幅值、额定频率进行传输。但在电力系统实际运行中，由于各种外界因素的干扰，电能往往不能达到理想状态，而是会出现各种扰动现象。例如，电力电子设备将谐波电流注入电力系统，这些电流导致系统阻抗两端电压非线性下降，产生谐波电压畸变；大型电机启动时能吸收正常运行时6～10倍的负荷电流，引起系统阻抗两端的电压下降，引发电压暂降；某相线路出现接地故障或两相短路故障会引发某相电压暂降，其余非故障相出现电压暂升；用于改善功率因数的电容器组在被切入和切除时，会引起幅度按指数衰减的电压电流突变，称之为振荡暂态；雷击可引起脉冲暂态，并且脉冲暂态会进一步激发电力系统谐振产生振荡暂态；交交变频器、感应电弧炉等设备的控制与电力系统频率不同步会造成电压波动和间谐波。近年来，随着分布式新能源(例如风能和光能)在电网中的广泛应用，大量电力电子器件、非线性负荷(例如电动汽车、电气化铁路)并入电网使电网的结构变得越来越复杂，由此引起的电能质量问题愈发严重，主要表现为电能质量扰动类型复合化，并造成传统识别算法适用性降低。

目前，为对电能质量进一步分析，一些信号处理方法被成功应用在电能质量扰动检测、分类领域，例如FFT、短时傅里叶变换、短时傅里叶变换、S变换、VMD、HHT和LMD等，各类算法有其优势和缺陷。傅里叶变换及其变形短时傅里叶变换(STFT)窗函数固定，时频分辨率单一；小波变换及其变形离散小波变换克服了STFT的缺点，但易受噪声影响；S变换具有良好的时频特性及特征提取特性，但是S变换对信号奇异点的检测不敏感，且计算量较大；EMD及其变形LMD等是一种基于信号时间尺度的时域分析法，虽然适用于电力系统中对非平稳信号的特征提取，但存在端点效应和模态混叠现象；HHT变换能自适应地分析非线性信号，但同样避免不了EMD的两个固有弊端。因此需要寻求一种能够显著减少算法复杂度、提高工程适用性的方法，能够实现电力电子化新型电力系统下复合电能质量扰动的快速准确辨识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合电能质量扰动可视化方法，该方法有利于快速、准确辨识复合电能质量扰动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种复合电能质量扰动可视化方法，按如下方法进行波形延拓和电能质量扰动可视化转换：

首先，通过波形匹配延拓对10T采样电能质量扰动信号进行最佳匹配延拓，再结合分段三次埃米特插值拟合得到10T包络线序列；

然后，通过2T滑动时间窗截取包络线序列，结合可视化技术得到复合电能质量扰动信号的可视化轨迹曲线图；

最后，建立可电能质量扰动可视化曲线图样本库，结合先进图像识别算法实现复合电能质量扰动的检测分类。

进一步地，结合波形延拓和波形应匹配延拓的最佳匹配条件，使得延拓波形更加符合电能质量扰动信号的变化趋势。

进一步地，基于优化的2T包络线序列，结合复合电能质量扰动可视化转换技术，把时域特征不明显的扰动信号转换为具有明显形状特征的轨迹曲线图，进而实现对电能质量扰动的高精度及高抗噪性的检测、分类。