一种基于Ｔｓａｌｌｉｓ小波奇异熵与ＦＦＴ运算结合的电力系统暂态谐波信号的检测方法，它涉及一种电力系统暂态谐波信号的检测方法，它解决了目前无法提取电力系统暂态谐波信号频率及功率信息的问题。对电流信号进行ＦＦＴ运算，由结果确定ｍａｌｌａｔ算法运算的采样频率和分解尺度，对电流信号作ｍａｌｌａｔ算法运算，对奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号进行Ｔｓａｌｌｉｓ小波奇异熵运算，得到暂态谐波信号的发生时刻及持续时间，进而对频率高于６５０Ｈｚ的各小波尺度的小波系数或单支小波重构信号进行时间分段，对各时段的小波系数或单支小波重构信号进行ＦＦＴ运算分析，最终可得到各时段暂态谐波信号的频率及功率信息。本发明专利技术克服了已有技术的不足，可用于电力系统暂态谐波信号的检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电力系统暂态谐波信号的检测方法。
技术介绍
对于电力系统电网，谐波信号是一种危害较大的污染信号，它能够引起 旋转设备和变压器的附加损耗和发热增加，还会引起旋转设备和变压器振动 并发出噪声，长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏；谐波信号对线路的主 要危害是引起附加损耗；谐波信号可以引起系统的电感、电容发生谐振,使暂 态谐波信号放大，导致其电压升高、电流增大，引起继电保护及安全自动装 置误动，损坏系统设备，引发系统事故，威胁电力系统的安全运行；此外，谐波 信号还会干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗,使无功补偿设备不能正常 运行等，给系统和用户带来危害。因此，对电力系统中的谐波信号的抑制非常 重要。通常，要抑制电力系统中的谐波信号，除了需要了解谐波含量和谐波功 率外，还需要掌握谐波的变化情况。目前，对电力系统谐波信号的检测方法， 主要是把谐波信号看作稳态信号，认为在分析时段内，电力系统中的谐波频 率及功率稳定不变。然而电力系统中负载大多是动态的，特别是大型工业负 载(如电弧炉、轧钢机的启停和电力机车的运行)使得电网电压和电流波形 随时变化，电力系统中的谐波也是随时变化的，此时把谐波信号看作稳态信 号显然是不准确的。因此，对于暂态谐波信号的检测，基于FFT运算(快速傅里叶变换)的 稳态谐波信号分析法显然不能满足需要，而小波变换虽然能够对时变信号进 行分析，但是由于电力系统暂态谐波信号具有噪声成分复杂、数据相关性强、 空间维数高等特点，单纯依靠多层小波变化的方法对电力系统暂态谐波信号 进行动态分析，不但运算量大、变换后小波系数或单支小波重构信号众多， 而且由于小波分解过程中相邻尺度存在能量泄漏及混叠，信号特征提取效果 也将受到影响。目前有人将傅里叶变换和小波变换结合起来使用，形成一种小波变换和FFT运算联合的检测方案，运用小波分解和重构可以将信号的高 频和低频部分分别进行处理，对于包含噪音和奇异信息的高频成分予以剔除； 对于低频成分通过FFT运算，确定各次谐波的含量。这样虽然能够完成对低 频成分内稳态谐波频率和功率的检测，但无法对高频成分(十三次谐波650Hz 以上)内的暂态谐波信号进行FFT运算变换，从而无法提取电力系统电网电 流信号中暂态谐波信号的频率及功率信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前电力系统暂态谐波信号的检测方法中存在的无 法提取暂态谐波信号的频率和功率信息的问题，提供了一种基于Tsallis小波 奇异熵与FFT运算结合的电力系统暂态谐波信号的检测方法。一种基于Tsallis小波奇异熵与FFT运算结合的电力系统暂态谐波信号的 检测方法，它的具体过程如下一、 采集电力系统中的电网电流信号，并将所述电流信号转换为12位数 字信号；二、 对获得的12位数字信号进行FFT运算，根据FFT运算的结果选取 mallat算法运算的采样频率和分解尺度；三、 对所述12位数字信号进行mallat算法运算，使12位数字信号的不 同频率分量相应地分布在不同的小波尺度中，再对频率高于650Hz的各小波 尺度的小波系数或单支小波重构信号进行特征信息评估，所述特征信息评估 的具体过程为三一、 对小波系数或单支小波重构信号进行模极大值提取和奇异性检测 对频率高于650Hz的小波尺度的小波系数或单支小波重构信号求取模的极大 值，各小波尺度内的模极大值点汇聚为奇异点，将模极大值用来进行信号去 噪并利用阈值法筛选出奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号；三二、 对奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号进行Tsallis小波奇 异熵运算，由小波奇异熵运算的结果得到暂态谐波信号的发生时刻及持续时 间，并根据暂态谐波信号的发生时刻及持续时间对频率高于650Hz的各小波 尺度的小波系数或单支小波重构信号进行时间分段，计算各时间段的小波系 数或单支小波重构信号的能量分布情况；三三、根据各时间段的小波系数或单支小波重构信号的能量分布情况筛 选出暂态谐波信号所处的小波尺度，对筛选出的小波尺度的小波系数或单支靠构信号进行FFT运算，分析FFT运算的结果得出电力系统电网电流信号中 不同时间段对应的暂态谐波信号的对应频率以及功率谱。 本专利技术的积极效果(1) 本专利技术的一种基于Tsallis小波奇异熵算法和FFT运算结合的电力 系统暂态谐波信号的检测方法，不但能够从宏观上完成对电力信号高频部分 复杂度的表征，而且可以确定暂态谐波信号的对应频率以及功率谱，并对各 时段暂态谐波信号的能量进行定量描述；(2) 本专利技术的Tsallis小波奇异熵具有非广延特性，且对小波混叠具有 很好的抑制作用，避免了由于小波变换过程中相邻尺度能量泄漏、混叠导致 的特征信息丢失，能够准确提取暂态谐波信号特征信息，且其运算量小，能 够提高程序的运算速度，实用性强。附图说明图1为采用本专利技术的方法，在小波分解的采样频率为11200Hz时采集到的电力系统电网中A相电流^的波形图2为图1所示的A相电流&的频率高于650Hz的各小波尺度的小波系数或单支小波重构信号的归一化Tsallis小波奇异熵曲线图3为0.01s 0.05s时间段17次暂态谐波信号的功率谱特性曲线图； 图4为0.06s 0.1s时间段的19次暂态谐波信号的功率谱特性曲线图； 图5为0.03s 0.05s时间段的35次暂态谐波信号的功率谱特性曲线图； 图6为0.08s 0.1s时间段的43次暂态谐波信号的功率谱特性曲线图。 具体实施例方式具体实施方式一本具体实施方式的一种基于Tsallis小波奇异熵与FFT 运算结合的电力系统暂态谐波信号的检测方法，它的具体过程如下一、 采集电力系统中的电网电流信号，并将所述电流信号转换为12位数 字信号；二、 对获得的12位数字信号进行FFT运算，根据FFT运算的结果选取 mallat算法运算的采样频率和分解尺度；三、对所述12位数字信号进行mallat算法运算，使12位数字信号的不 同频率分量相应地分布在不同的小波尺度中，再对频率高于650Hz的各小波 尺度的小波系数或单支小波重构信号进行特征信息评估，所述特征信息评估 的具体过程为三一、 对小波系数或单支小波重构信号进行模极大值提取和奇异性检测 对频率高于650Hz的小波尺度的小波系数或单支小波重构信号求取模的极大 值，各小波尺度内的模极大值点汇聚为奇异点，将模极大值用来进行信号去 噪并利用阈值法筛选出奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号；三二、 对奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号进行Tsallis小波奇 异熵运算，由小波奇异熵运算的结果得到暂态谐波信号的发生时刻及持续时 间，并根据暂态谐波信号的发生时刻及持续时间对频率高于650Hz的各小波 尺度的小波系数或单支小波重构信号进行时间分段，计算各时间段的小波系 数或单支小波重构信号的能量分布情况；三三、 根据各时间段的小波系数或单支小波重构信号的能量分布情况筛 选出暂态谐波信号所处的小波尺度，对筛选出的小波尺度的小波系数或单支 重构信号进行FFT运算，分析FFT运算的结果得出电力系统电网电流信号中 不同时间段对应的暂态谐波信号的对应频率以及功率谱。其中，FFT表示快速傅立叶变换。具体实施方式二本具体实施方式是对具体实施方式一的一种基于 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于Ｔｓａｌｌｉｓ小波奇异熵与ＦＦＴ运算结合的电力系统暂态谐波信号的检测方法，其特征在于它的具体过程如下： 一、采集电力系统中的电网电流信号，并将所述电流信号转换为１２位数字信号； 二、对获得的１２位数字信号进行ＦＦＴ运算，根据ＦＦＴ运算的结果选取ｍａｌｌａｔ算法运算的采样频率和分解尺度； 三、对所述１２位数字信号进行ｍａｌｌａｔ算法运算，使１２位数字信号的不同频率分量相应地分布在不同的小波尺度中，再对频率高于６５０Ｈｚ的各小波尺度的小波系数或单支小波重构信号进行特征信息评估，所述特征信息评估的具体过程为： 三一、对小波系数或单支小波重构信号进行模极大值提取和奇异性检测：对频率高于６５０Ｈｚ的小波尺度的小波系数或单支小波重构信号求取模的极大值，各小波尺度内的模极大值点汇聚为奇异点，将模极大值用来进行信号去噪并利用阈值法筛选出奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号； 三二、对奇异度异常的小波系数或单支小波重构信号进行Ｔｓａｌｌｉｓ小波奇异熵运算，由小波奇异熵运算的结果得到暂态谐波信号的发生时刻及持续时间，并根据暂态谐波信号的发生时刻及持续时间对频率高于６５０Ｈｚ的各小波尺度的小波系数或单支小波重构信号进行时间分段，计算各时间段的小波系数或单支小波重构信号的能量分布情况； 三三、根据各时间段的小波系数或单支小波重构信号的能量分布情况筛选出暂态谐波信号所处的小波尺度，对筛选出的小波尺度的小波系数或单支重构信号进行ＦＦＴ运算，分析ＦＦＴ运算的结果得出电力系统电网电流信号中不同时间段对应的暂态谐波信号的对应频率以及功率谱。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈继开，李浩昱，杨世彦，寇宝泉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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