应用原子分解的电能质量扰动信号特征提取方法

提出一种应用原子分解实现的电能质量扰动信号特征提取方法.该方法以Gabor原子库和匹配追踪算法为基础,从扰动信号中迭代求取Gabor原子成分,再将Gabor原子转化为衰减正弦量原子,获得电能质量信号中各种扰动成分参量化的原子解析表示.用初始残余能量的阈值作为原子分解迭代终止条件,以改善特征提取效果.该方法可准确定量地提取各扰动成分的起止时刻、幅值、频率和变化规律等扰动特征,适用于暂态扰动、稳态扰动和多重扰动.算例分析验证了所提出的方法的有效性.     

应用HS改进原子分解的电能质量扰动辨识分析

结合原子分解与和声搜索算法,提出了一种电能质量扰动信号自适应分解及特征参数辨识方法。针对Gabor原子分解匹配追踪算法计算量大、实时性差的问题,首先利用傅里叶变换进行频谱分析,估计出扰动信号频率、幅值等参数,并以估计值作为搜索的初始解,加快算法的收敛速度;然后根据电能质量扰动信号特点将Gabor原子库分解为类基波库、脉冲库、谐波库、振荡库4个子库,依次搜索各子库,降低搜索的复杂度;再次,利用和声搜索算法快速、准确的全局搜索和协同搜索的特点对匹配追踪算法进行改进,加快了搜索速度;最后,依据获得Gabor原子索引参数实现电能质量扰动信号参数辨识。算例仿真表明,所提方法在保留匹配追踪算法优良重构性能的前提下,计算复杂度显著降低,搜索效率和收敛速度加快,扰动参数辨识精度得到提高。     

原子分解快速算法在电能质量扰动分析中的应用

提出一种原子分解的快速算法,并应用于电能质量扰动信号的分析中。该方法构建相关原子库,并将原子离散的参数连续化,能减少重构信号所需的原子数并使分解结果更准确;针对频率范围较大的谐波、衰减振荡等信号,采用快速傅里叶变换对最优原子频率进行预求解,从而降低原子库规模;采用粒子群优化的匹配追踪算法选出反映电能质量扰动信号特征的最优原子。仿真算例表明,该方法可快速准确地提取电能质量信号的扰动特征,且有较好的抗噪性能。     

基于PSO-MP算法和RBF神经网络的电能质量扰动识别

准确识别扰动信号类型对分析和治理电能质量问题具有重要意义。文中提出一种基于粒子群优化匹配追踪算法(PSO-MP)和RBF神经网络的电能质量扰动识别方法。首先,构建工频原子库将工频信号提取出来,得到的残余信号能更好地体现扰动信号差异性;再利用PSO优化匹配追踪算法以减小计算量,并结合离散Gabor原子库对残余扰动信号进行稀疏分解,准确提取其原子参数;最后将原子参数以及残余信号在原子上的投影的均值和标准偏差作为特征量,利用RBF神经网络对扰动信号进行识别。仿真算例表明,该方法能够有效地识别几种常见的电能质量扰动,且具有抗噪性能强、计算量小等优点。     

基于分层匹配追踪算法的电能质量复合扰动参数辨识方法

针对电能质量中的复合扰动信号分析问题,提出一种粒子群优化(PSO)和匹配追踪(MP)算法相结合的分层搜索的原子分解方法。首先应用MP算法提取基波分量,对于去除基波分量的残差信号,利用快速傅里叶变换找寻能量最大的频率成分,采用PSO算法粗搜索出最佳匹配粒子,然后以最佳匹配粒子为中心,在一定范围内重新离散化,生成小规模原子库,再应用MP算法有针对性地进行细搜索,最终得到最佳匹配原子,提取出电能质量复合扰动特征参数。仿真结果表明,该方法能克服MP算法匹配时间长、计算量大及PSO优化MP算法残差积累过大、容易陷入局部最优、匹配参数不准确等缺点,且具有一定的抗噪性和实时性。     

基于正交优化时频原子分解算法的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁、灵活提取有效细微特征以及匹配追踪收敛速度较差的问题,提出一种应用于电能质量扰动分解重构及扰动特征参量提取的匹配时频原子框架及其改进方法。在Gabor时频原子库离散优化基础上,通过匹配追踪算法对扰动信号进行自适应分解,同时对搜寻的最佳时频原子进行正交变换,减小冗余分量,设定迭代次数或残差阈值作为终止条件,从而获得一系列匹配扰动信号波形特征的正交时频原子及其参量化形式。仿真结果表明,该框架能有效分解提取电能质量扰动信号时频特征参量,相对基于匹配追踪的稀疏分解,改进算法单一扰动匹配特征重构信噪比高达55dB,多重扰动达35dB,均方误差数量级为0.001,匹配扰动特征精度及收敛性能进一步提高,满足电能质量分析要求。     

电能质量扰动信号时频原子分解的进化匹配追踪算法

时频原子分解对电能质量扰动信号具有良好的分析效果,但其常用的匹配追踪(MP)算法,存在计算量大、参数空间离散化影响原子匹配性能等不足。基于差分进化,研究了电能质量扰动信号原子分解的进化匹配追踪(EMP)算法,给出了算法流程。针对几种电能质量扰动信号,通过Gabor和衰减正弦量原子分解的30次独立仿真实验,分析了信号长度、噪声等对性能的影响。结果表明,EMP算法与MP相比大大减少了计算耗时且不受信号长度的影响,进一步提高了原子的全局匹配能力,具有很好的抗噪声能力。最后,给出了下一步工作的展望。     

ITD算法在电能质量扰动信号特征量提取中的应用

针对电能质量扰动信号非线性特点,采用固有时间尺度分解算法(Intrinsic Time-scale Decomposition, ITD)准确快速地提取电能质量扰动信号的幅值、频率、相位、衰减因子、扰动起止时刻等特征量。首先利用固有时间尺度分解算法提取电压扰动信号的固有旋转分量(Proper Rotation Component, PRC)。然后对PRC分量进行Hilbert变换求取相位和瞬时频率,根据高频突变点得到扰动起止时刻;由包络函数得到扰动信号的幅值,并计算衰减因子。运用Matlab对单一和复合扰动信号进行仿真计算,结果表明该方法能准确地识别电能质量扰动信号的特征量,具有抗噪能力,验证了所提方法的实时性和可行性。     

基于MP的电力系统数据压缩方法

匹配追踪算法能够自适应地从构造的完备原子库中建立信号的稀疏解析表示。提出一种基于MP(Matching Pursuit)算法的原子稀疏分解的电能质量扰动数据压缩方法,根据电能质量扰动信号的特点建立原子库,采用衰减正弦量原子对信号进行稀疏分解,提取扰动信号成分。仿真算例验证了所提出的数据压缩方法具有压缩比高的优点。     

遗传优化时频参数的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量暂态扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁灵活提取有效细微特征以及匹配追踪算法计算量大的问题,提出一种应用于电能质量扰动特征参量提取及压缩重构的匹配时频原子框架及其遗传优化改进算法。在Gabor过完备时频原子库离散基础上,采用匹配追踪方法(matching pursuit,MP)对扰动信号进行时频原子自适应分解,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)对时频原子参量进行优化计算,从而降低匹配追踪搜索过程的复杂度,获得最佳匹配电能质量扰动信号特征的时频原子参量化解析表示以及匹配特征重压缩构波形。算例仿真表明,该框架重构信噪比高达50 dB,均方误差数量级为0.001,能量恢复系数达到0.99以上,与小波(包)相比,具有更优良的压缩重构性能及多分辨能力,遗传优化时频参量的改进算法,基本保持了 MP 优良的压缩重构性能,计算复杂度缩减率为95.8%,算法收敛性得到提高,匹配扰动信号计算效率提高80~100倍,满足电能质量扰动分析要求。     

基于原子稀疏分解的低频振荡模态参数辨识方法

为克服传统特征分析法不适合分析大规模高阶系统,而傅里叶算法和Prony算法等线性化方法又难以处理非平稳信号的缺点,本文将一种新的处理非线性、非平稳信号方法——原子稀疏分解法应用于电力系统低频振荡模态参数识别。该方法利用匹配追踪(MP)算法将初始信号从Gabor原子库中分解得到最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对参变量进行优化,进而求出衰减正弦量原子的参变量,最终完成整个低频振荡模态参数的提取过程。仿真结果表明该方法的可行性和有效性,为电力系统稳定分析提供一种全新的途径和方法。     

原子稀疏分解算法在电力系统扰动信号分析中的应用

针对目前电力系统扰动信号分析中的一些不足,提出了一种基于原子分解的扰动信号分析方法。该方法根据电力系统信号特点,采用衰减正弦量模型构建原子库。以原子稀疏分解的基本理论为指导,应用匹配追踪算法进行迭代求解,得到相关原子参量。将所述方法应用于电力系统扰动信号分析中,能够自适应地从过完备原子库中建立信号的稀疏解析表示,克服了固定基信号分解模式的缺陷。典型算例仿真结果证明了算法的有效性和优越性。     

原子稀疏分解算法在电力系统扰动信号分析中的应用

针对目前电力系统扰动信号分析中的一些不足,提出了一种基于原子分解的扰动信号分析方法.该方法根据电力系统信号特点,采用衰减正弦量模型构建原子库.以原子稀疏分解的基本理论为指导,应用匹配追踪算法进行迭代求解,得到相关原子参量.将所述方法应用于电力系统扰动信号分析中,能够自适应地从过完备原子库中建立信号的稀疏解析表示,克服了固定基信号分解模式的缺陷.典型算例仿真结果证明了算法的有效性和优越性.     

基于阻尼正弦原子分解的次同步振荡模态辨识

现有的线性化方法难以有效辨识电力系统次同步振荡模态。提出一种处理非线性、非平稳信号的阻尼正弦原子分解方法。该方法在过完备阻尼正弦原子库基础上,采用匹配追踪(matching pursuit,MP)算法对次同步振荡信号进行原子分解,并通过改进粒子群算法(improved particle swarmoptimization,IPSO)降低MP搜索过程的时间复杂度,得到表征次同步振荡信号的阻尼正弦原子参变量,完成整个次同步振荡模态参数辨识,并与改进Prony算法及快速傅里叶变换的辨识结果进行对比分析。结果表明,基于阻尼正弦原子分解的次同步振荡模态辨识方法能快速准确地辨识次同步振荡模态,且具有良好的时频特性。     

基于 LSA-MP 改进原子分解的 电能质量数据压缩方法

电能质量数据压缩是电能质量问题检测和识别中的重要步骤,其本质即为探寻电能质量稀疏特征的过程。针对稀疏分解中常用的匹配追踪算法在匹配最佳原子时计算复杂度高、耗时长,不能满足电力信号分析实时性要求的问题,应用收敛精度高、收敛速度快以及全局寻优能力强的闪电搜索算法搜索最佳原子,提出了闪电搜索匹配追踪算法。利用所提算法在构建的电能质量相关原子库中对电能质量信号进行原子分解,提取电能质量特征参数,将提取到的参数作为压缩后的电能质量数据,实现电能质量数据压缩。实验结果表明,所提算法匹配最佳原子的耗时约缩短为原算法的1/98,基于所提算法的电能质量数据压缩方法在匹配最佳原子满足电力信号分析的实时性要求,具有较高的压缩率和较低的重构误差,提高了数据压缩的性能。     

基于EEMD的HHT在电能质量多扰动分类识别中的应用

现有的电能质量扰动分类识别方法对电能质量多扰动的分类准确性和识别能力较低,本文提出了将基于聚类经验模态分解(EEMD)的希尔伯特—黄变换(HHT)应用于电能质量多扰动的分类识别方法。它依据电能质量多扰动信号就是在电能基波上叠加不同频率和不同幅值波形的特性,首先利用EEMD对含扰动信号分解得到信号的固有模态函数(IMF),滤除残余噪声后,将得到的IMF分量作为特征值对扰动进行分类,再对IMF进行Hilbert变换得到其瞬时频率和瞬时幅值,瞬时频率的突变点反映电能质量扰动的起止时刻,瞬时幅值反映电能质量扰动的幅度,根据对突变点的观测实现对各个扰动的准确识别。Matlab仿真分析结果表明,该方法能够准确的对电能质量多扰动的扰动类型进行分类,并确定电能质量各个扰动信号的时间、幅值和频率。     

基于Gabor原子的雷达辐射源信号无意调制特征提取

针对雷达辐射源的个体差异,提出一种雷达辐射源信号无意调制特征提取方法。该方法在过完备Gabor原子库基础上,采用匹配追踪（matching pursuit）方法对具有相位噪声的常规雷达辐射源信号进行时频原子分解,得到表示常规雷达辐射源信号无意调制特征信息的最佳Gabor原子,将最佳Gabor原子时频参数以及重构信号和原始信号的相似度作为个体特征参数。．实验结果表明,提取的个体特征参数可以有效地表示常规雷达辐射源信号的无意调制。     

基于改进小波阈值函数和奇异值分解的电能质量扰动检测定位

为了在噪声环境下准确提取电能质量扰动特征,本文提出基于改进小波阈值函数去噪和奇异值分解的电能质量扰动检测定位方法。首先构建改进小波阈值函数对含噪电能质量扰动信号降噪,利用经验模态分解的信号频带划分能力,实现降噪后扰动信号各模态的有效分离,再采用希尔伯特变换提取各模态幅值、频率等特征信息,同时基于奇异值分解实现对扰动信号的起止时刻的有效定位。最后分别采用不同类型的电能质量扰动信号进行仿真实验,实验证明本文提出的算法不仅具有良好的抗噪性能,同时具有较高的定位准确度和良好的鲁棒性。     

基于原子分解法的配电网谐波检测方法研究

配电网中的谐波问题不仅对系统的安全运行和电力设备的正常使用造成严重的损害,还会降低用户的电能质量。提出了一种基于匹配追踪原子分解法的配电网谐波检测方法,通过将故障信号在过完备原子库中进行稀疏分解,得到与该信号的结构特征相匹配的最佳匹配原子组,分析这些原子的时频特性即可以得到故障信号的各次谐波信息。通过Matlab仿真软件对配网中常见的谐波信号和电弧炉采样信号进行分析,对比分析了FFT变换和原子分解法的优缺点。仿真验证表明,基于匹配追踪原子分解法能够准确的分析出各谐波成分的特征量,且具有较强抗噪能力。     

采用改进不完全S变换估计电能质量扰动参数

为克服S变换计算量大和不能准确估计某些电能质量扰动参数的缺陷,结合改进S变换和不完全S变换提出了一种估计电能质量扰动参数的新方法。首先给出了改进不完全S变换的计算过程,接着讨论了不同类型扰动信号求改进不完全S变换所需的最佳窗宽系数;然后介绍了参数估计的特征量提取,它是针对不同扰动频率点自适应地采用最佳窗宽系数求改进不完全S变换得到的模向量;最后说明了由这些特征量进行电能质量扰动参数估计的方法。仿真结果验证了所提方法具有算法简单、运算量小、估计精度高等特点。