【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功率计量算法，具体涉及一种基于改进s变换(improvedstockwell transform,ist)的电力系统非线性负荷功率计量算法。
技术介绍
1、随着科技的发展，新型电力系统中非线性负荷的占比越来越高，非线性负荷的频繁启动和关断使系统电压、电流中存在大量的谐波、间谐波和频谱连续的暂态信号。各种电力电子装置、功率开关器件的大量使用，使电网负荷表现出很强的非线性特性和时变特性。传统的功率计量算法不再适用于新型电力系统，如何准确、合理地计算负荷消耗的功率已经成为研究热点。
2、国际上广泛认可和采用的功率计量标准是在快速傅里叶变换(fast fouriertransform,fft)基础上建立的ieee std 1459。虽然fft提供了良好的信号频域信息，但它丢失了时域信息，不能准确地分析非线性信号。因此，ieee std 1459不适用于非线性负荷占比高，系统电压、电流呈非平稳状态的新型电力系统。目前，针对非线性条件下功率计量算法的研究，主要集中于利用时频方法分析电压、电流信号，并通过时频分布系数进行相应的功率计算。
3、因小波变换(wavelet transform,wt)及其相关变换能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口，成为了在时频域分析、处理非线性信号的理想工具。yoon和devaney首次将离散小波变换应用到功率测量中，将频谱划分为频带后计算均方根和功率值，为使用wt测量基波或谐波分量的功率提供了应用的指导。s变换(stockwell transform,st)作为一
技术实现思路
1、针对新型电力系统中非线性负荷占比的不断增高，导致系统电压、电流波形畸变严重，传统功率计量算法不再适用于新型电力系统的问题，本专利技术提供了一种基于ist的电力系统非线性负荷功率计量方法。该方法在st的基础上，引入多个能够控制高斯窗口的参数，从而提高高斯窗口的灵活性；进一步采用基于聚集度测量法的不等式约束优化选取最佳窗口参数，使ist具有更好的时频域分析能力。仿真结果表明，本专利技术基于ist的功率计量方法与现有计量方法相比具有更高的计量准确性。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于ist的电力系统非线性负荷功率计量方法，包括如下步骤：
4、步骤一、基于ist进行电压、电流基波分量和畸变分量的提取，分别得到电压、电流基波部分和畸变部分信号，其中：对于电压、电流信号的基波分量，对应的st只在频率为基波时有值，其余频率均为零；对于电压、电流信号的畸变信号，对应的st只在频率为基波时为零，由此得到分解的电压、电流基波分量和畸变分量；具体提取方法如下：
5、(1)计算信号x(nt)的n点fft频谱
6、(2)根据包络极值法提取出信号的特征频率点ki，具体步骤如下：
7、根据求出的所有极大值点，将所有极大值点构成一个长度为l的极大值序列，记作其中l＝0,1,2,...,l-1，i＝0,1,2,...,n-1；
8、设各相邻极大值点之间分别存在ml个频率点，则的极大值包络表示为：q＝0,1,2,...,ml-1，l＝1,2,...,l-1；
9、对求极大值，同时，引入阈值ε减少噪声对频谱的影响，则特征频率点ki满足：
10、
11、
12、(3)根据信号特征，自适应选取高斯窗口的参数，得到高斯自适应优化窗；其中：
13、按照以下条件自适应选取高斯窗口的参数：
14、
15、高斯自适应优化窗为：
16、
17、(4)计算特征频率点ki处高斯窗的fft：
18、
19、参数a决定高斯窗口宽度；参数b为窗口因素；参数c代表st与stft之间的权衡；参数d表示高斯窗口宽度的变化率；
20、(5)将频谱平移得到
21、(6)计算与w(r,ki)的乘积：
22、
23、(7)令时移因子τ＝mt，将g(r,ki)进行ifft，得到ki对应的ist：
24、
25、(8)重复(4)-(7)，完成所有特征频率点对应的ist，得到完整的ist矩阵，ist矩阵的行代表频率列代表时间，矩阵元素分别代表对应时刻和频率下信号的幅值和相位信息；
26、步骤二、经过ist逆变换，重构出电压、电流信号的基波离散信号和畸变离散信号，具体重构方法如下：
27、(1)将ist矩阵进行按行求和，得到频谱向量
28、(2)对得到的频谱向量进行ifft，得到特征信号x(nt)，完成对信号的重构；
29、步骤三、对重构的电压、电流信号的基波离散信号和畸变离散信号进行点积和运算，即可完成对信号的功率计量。
30、相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
31、本专利技术提出了一种新的由多个参数控制高斯窗口的ist方法，并采用序列二次规划法优化过程确定窗口参数，最终得到多窗口参数的ist方法。通过对三种常见的功率质量复合扰动信号进行时频分析，验证了ist的检测能力及可靠性。在此基础上，提出了一种基于分解重构算法的非线性负荷功率计量方法。在分析st及分解重构算法原理和实现步骤的基础上，对计量非线性负荷的功率能力进行了仿真分析。仿真分析表明，与现有计量方法相比，将本专利技术提出的基于ist的分解重构算法用于计量存在谐波和非线性负荷条件下的功率能够显著提升计量精度，本专利技术为将ist方法用于非线性负荷占比多的新型电力系统功率计量提供了理论支持和应用指导。
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1.一种基于改进S变换的电力系统非线性负荷功率计量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进S变换的电力系统非线性负荷功率计量方法，其特征在于所述步骤一的(3)中，按照以下条件自适应选取高斯窗口的参数：
3.根据权利要求1所述的基于改进S变换的电力系统非线性负荷功率计量方法，其特征在于所述步骤一的(3)中，高斯自适应优化窗为：
【技术特征摘要】
1.一种基于改进s变换的电力系统非线性负荷功率计量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进s变换的电力系统非线性负荷功率计量方法，其特征在于所述步骤...
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