基于数据驱动的新能源合环智能调控方法技术

本发明专利技术涉及电子数字数据处理技术领域，具体涉及基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，包括：利用傅里叶变化将时域电压信号转化为频域电压信号，统计单峰信号类型，结合构建的目标函数，对搜索窗口和邻域窗口的尺寸进行组合迭代，得到最优窗口尺寸，然后以单峰信号为单位进行相似度计算，在平滑过程中先以单峰信号的相似度归一化结果作为加权权重，以单峰信号内的平均电压值作为被加权项，进行加权求和得到平滑结果，最后利用最小二乘法拟合曲线，获得去噪后时域电压信号。本发明专利技术通过在非局部均值滤波算法基础上进行改进使相比于常规的非局部均值滤波算法，对实际电压信号的保留效果更好，且算法结构简单，大幅提高了降噪效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动的新能源合环智能调控方法


[0001]本专利技术涉及电子数字数据处理
，具体涉及基于数据驱动的新能源合环智能调控方法。

技术介绍

[0002]电力系统带电合环，也称为“带电作业合环”，是指在停电条件下无法完成的电力系统检修维护工作中，在安全可靠的前提下，通过开启合环器设备，将带电电缆进行连接，并使其保持通电状态，以便实施有关维护操作的一种技术手段。在新能源汽车中，带电合环器技术可以用于电池组和动力控制系统的维护和检修。一些类型的新能源汽车，例如混合动力汽车和纯电动汽车，其驱动动力都是通过电池组供电实现的。因此，在对电池组进行检修或更换时，需要有一种方法来确保电池组保持通电状态，以便其他部件和系统正常运行；但由于配电系统本身存在着电压等级较高、电流值较大、运行环境复杂等特点，人工操作时安全风险较大，现有利用现代信息技术（如云计算、物联网、人工智能等）对带电合环电路区域进行实时监测、远程控制和自动化管理。避免了人员直接接触电源和设备带来的风险。在监测过程中合环电路可能会出现电流异常、温度异常、湿度异常、过压/欠压异常等，需要及时切断开关、调控电压等，这些监测数据在实时监测过程中会存在噪声干扰，主要来源于电磁辐射、耦合噪声、电源噪声等，噪声的叠加性以及随机性会导致合环电路状态监测数据出现较大误差，存在一定安全隐患，但现有降噪技术往往会平滑信号，导致部分细节信息丢失。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，以解决现有的问题。
[0004]本专利技术的基于数据驱动的新能源合环智能调控方法采用如下技术方案：本专利技术提供了基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，该方法包括以下步骤：获取时域电压信号；对时域电压信号分解，获得时域电压信号的单峰信号对应的信号类型和信号概率；构建搜索窗口和邻域窗口，预设窗口尺寸的基础值和迭代步长，获得对应的搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列；根据任意邻域窗口尺寸下单峰信号的信号概率获得收敛因子，根据收敛因子和搜索窗口尺寸获得目标函数；将目标函数对应的搜索窗口尺寸和邻域窗口尺寸，分别记为最优窗口尺寸和最优邻域窗口尺寸；根据最优邻域窗口尺寸对应的邻域窗口内单峰信号的峰值和信号概率，获得单峰信号的局部相似度特征；对单峰信号采样获得若干个采样点以及对应的电压值，根据单峰信号的局部相似度特征以及采样点的电压值获得单峰信号的平滑结果；根据单峰信号的平滑结果对时域电压信号进行平滑处理，获得去噪后时域电压信号，根据去噪后时域电压信号的电压值对新能源汽车的合环电路进行智能调控。
[0005]进一步的，所述信号类型和信号概率，获取方法如下：首先，利用傅里叶变换将时域电压信号变换至频域，获得含由若干个由正弦或余弦信号组成的信号集合，记为频域电压信号；然后，以频域电压信号中每个单峰信号为单位，获取时域电压信号中任意单峰信号，在频域电压信号中所对应单峰信号的信号类型以及每个信号类型出现的概率。
[0006]进一步的，所述搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列，获取方法如下：首先，预设搜索窗口和邻域窗口的窗口大小迭代方法：预设非局部均值算法的搜索窗口尺寸L以15个单峰信号作为基础值，开始迭代增加，迭代增加的步长为2，即15，17，19，21
…
，在每个信号为搜索窗口的中心时，获取对应搜索窗口范围内的信号类型数量，则由搜索窗口尺寸的迭代增加，获得对应的搜索窗口尺寸序列；然后，预设非局部均值算法的邻域窗口尺寸k从3开始迭代增加，迭代增加的步长为2，由邻域窗口尺寸的迭代增加，获得对应的邻域窗口尺寸序列。
[0007]进一步的，所述目标函数，获取方法如下：首先，在搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列中各任意选取一个数值，并使得搜索窗口尺寸L大于等于邻域窗口尺寸k，获取搜索窗口内所有信号类型对应的信号概率，根据选取的搜索窗口、邻域窗口尺寸以及信号概率获得收敛因子：其中，R表示收敛因子，表示第i个单峰信号的邻域窗口尺寸；表示邻域窗口内第v个单峰信号对应的信号概率，P表示时域电压信号中共有P个单峰信号；然后，根据收敛因子获得目标函数：其中，E表示目标函数；表示信号类型数量为z时所对应的搜素窗口的数量；P表示时域电压信号中共有P个单峰信号；R表示收敛因子；表示邻域窗口内第v个单峰信号对应的信号概率；表示第i个单峰信号的邻域窗口尺寸；min()表示获得最小值，ln()表示以自然常数为底的对数函数，L表示搜索窗口尺寸，e表示自然常数。
[0008]进一步的，所述局部相似度特征，获取方法如下：将最优搜索窗口尺寸和最优邻域窗口尺寸，对应的窗口分别记为最优搜索窗口和最优邻域窗口；构建局部相似度模型，获取任意单峰信号的局部相似度特征：其中，表示第a个单峰信号的局部相似度特征，o表示单峰信号所在邻域窗口，表示以邻域窗口o为中心时，搜索窗口内第a个单峰信号所在的邻域窗口；表示最优邻域
窗口尺寸；v表示邻域窗口内第v个单峰信号；表示邻域窗口o中第v个单峰信号的信号概率；表示以邻域窗口o为中心时，搜索窗口内第a个单峰信号对应邻域窗口中第v个单峰信号的信号概率；表示邻域窗口o中第v个单峰信号的峰值；表示以邻域窗口o为中心时，搜索窗口内第a个单峰信号对应邻域窗口中第v个单峰信号的峰值；表示获取绝对值；exp()表示以自然常数为底的指数函数。
[0009]进一步的，所述平滑结果，获取方法如下：首先，对时域电压信号中所有单峰信号的局部相似度进行线性归一化，获得归一化局部相似度特征；然后，利用预设采样频率对时域电压信号中任意单峰信号进行采样，获得若干个采样点以及采样点对应的电压值，获取任意单峰信号中所有采样点的平均电压值；最后，利用单峰信号的归一化局部相似度特征对平均电压值进行乘积调节，获得单峰信号的平滑结果因子，将最优搜索窗口尺寸对应的最优搜索窗口内，所有单峰信号的平滑结果因子的平均值记为最优搜索窗口内单峰信号的平滑结果，将任意一段单峰信号平滑后的直线形式的信号，记为直线信号，获得若干个直线信号。
[0010]进一步的，所述根据单峰信号的平滑结果对时域电压信号进行平滑处理，获得去噪后时域电压信号，根据去噪后时域电压信号的电压值对新能源汽车的合环电路进行智能调控，包括的具体步骤如下：首先，取所有直线信号的中点，然后对所有中点利用最小二乘法拟合，得到完全平滑的曲线，记为去噪后时域电压信号；最后，新能源汽车的安全电压区间取决于具体的车辆型号和制造商，预设安全电压阈值为800V，一旦合环电路中出现电压飙高，临近安全电压阈值时，立即切断电路或降低电压。
[0011]本专利技术的技术方案的有益效果是：针对电路合环作业时异常监测过程的电压信号进行降噪处理，当前非局部均值滤波算法对信号特征信息损伤较大，因此提出引用图像处理领域保留细节特征较好的非局部均值滤波思想，利用频域转换，将时域电压信号转化为频域电压信号，然后统计单峰信号类型，以单峰信号为单位进行非局部均值处理，为了优化加权权重结构两极化问题，提出利用局部信号类型熵与局部信号概率方差作为目标函数，对搜索窗口和邻域窗口进行组合迭代，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取时域电压信号；对时域电压信号分解，获得时域电压信号的单峰信号对应的信号类型和信号概率；构建搜索窗口和邻域窗口，预设窗口尺寸的基础值和迭代步长，获得对应的搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列；根据任意邻域窗口尺寸下单峰信号的信号概率获得收敛因子，根据收敛因子和搜索窗口尺寸获得目标函数；将目标函数对应的搜索窗口尺寸和邻域窗口尺寸，分别记为最优窗口尺寸和最优邻域窗口尺寸；根据最优邻域窗口尺寸对应的邻域窗口内单峰信号的峰值和信号概率，获得单峰信号的局部相似度特征；对单峰信号采样获得若干个采样点以及对应的电压值，根据单峰信号的局部相似度特征以及采样点的电压值获得单峰信号的平滑结果；根据单峰信号的平滑结果对时域电压信号进行平滑处理，获得去噪后时域电压信号，根据去噪后时域电压信号的电压值对新能源汽车的合环电路进行智能调控。2.根据权利要求1所述基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，其特征在于，所述信号类型和信号概率，获取方法如下：首先，利用傅里叶变换将时域电压信号变换至频域，获得含由若干个由正弦或余弦信号组成的信号集合，记为频域电压信号；然后，以频域电压信号中每个单峰信号为单位，获取时域电压信号中任意单峰信号，在频域电压信号中所对应单峰信号的信号类型以及每个信号类型出现的概率。3.根据权利要求1所述基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，其特征在于，所述搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列，获取方法如下：首先，预设搜索窗口和邻域窗口的窗口大小迭代方法：预设非局部均值算法的搜索窗口尺寸L以15个单峰信号作为基础值，开始迭代增加，迭代增加的步长为2，即15，17，19，21
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，在每个信号为搜索窗口的中心时，获取对应搜索窗口范围内的信号类型数量，则由搜索窗口尺寸的迭代增加，获得对应的搜索窗口尺寸序列；然后，预设非局部均值算法的邻域窗口尺寸k从3开始迭代增加，迭代增加的步长为2，由邻域窗口尺寸的迭代增加，获得对应的邻域窗口尺寸序列。4.根据权利要求1所述基于数据驱动的新能源合环智能调控方法，其特征在于，所述目标函数，获取方法如下：首先，在搜索窗口尺寸序列和邻域窗口尺寸序列中各任意选取一个数值，并使得搜索窗口尺寸L大于等于邻域窗口尺寸k，获取搜索窗口内所有信号类型对应的信号概率，根据选取的搜索窗口、邻域窗口尺寸以及信号概率获得收敛因子：其中，R表示收敛因子，表示第i个单峰信号的邻域窗口尺寸；表示邻域窗口内第v个单峰信号对应的信号概率，P表示时域电压信号中共有P个单峰信号；然后，根据收敛因子获得目...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟永剑，郑巨荣，黄豪策，郑贲了，胡赞峰，顾阳，李开洋，
申请(专利权)人：法拉迪电气有限公司，
类型：发明
国别省市：