[发明专利]基于时频矩阵奇异值的过电压识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统过电压类型识别技术领域，更具体地说，涉及一种基于时频矩阵奇异值的过电压识别方法。

背景技术

现代社会对电力系统供电的可靠性要求越来越高。运行经验和研究表明，过电压是造成电网绝缘损害的主要原因之一，也是选择电气设备绝缘强度的决定性因素，随着电网的建设与发展，电压等级和输送容量的不断提高，电网过电压，特别是操作过电压已经成为制约输电线路超高压和特高压发展的重要原因。及时检测电力系统各种操作过电压，快速准确地区分故障类型，建立起一套有效的电力系统过电压智能在线监测系统，对电力系统故障处理和灾害预防是十分必要的，它不仅关系到发电机、变压器、输电线路等电力设备绝缘强度的合理设计，而且直接影响到电力系统的安全运行。电力系统中的操作过电压发生类型多种多样，发生机理不尽相同，波形、幅值、持续时间也不相同。在实际运行中，各种操作过电压出现后，各种故障往往交织在一起，为后续的故障原因分析带来困难。

目前的电力系统过电压在线监测装置，主要功能集中于对各种过电压的波形的实时采集，存储以及数据维护，不具备分析识别能力，不能及时对事故进行分析和防止。当出现过电压事故时，往往需要人工来提取过电压波形输出数据，根据人工经验，判断出过电压类型作为分析事故原因的重要参考。由于监测到的过电压数据众多，靠人工来对过电压波形做出识别，是一项十分繁复而艰巨的任务。同时，由于人员判断是主观因素的影响，靠人工判断过电压波形，难以形成科学统一的判断标准，容易导致误判。

过电压波形中包含着电力系统丰富的运行状态信息，尤其对于持续时间较短的操作过电压而言，短时的暂态信号内包含了电器元件不同的开关状态信息，如何借助有效的数学方法对现场采集到的过电压信号进行研究，提取出反映不同过电压类型的特征信息，选取合适的模式识别方法，以实现实时自动判别不同的操作过电压类型，是一项亟待解决的问题。

电力系统是一个开放的动态系统，由于系统结构的复杂性，以及电磁波在传播过程中的随机性，同一种操作过电压，在波形上存在一定的不规则性和随机性，要准确地检测与识别故障类型，需提取能够有效表征不同过电压信号特征的普适量。近年来，国内外许多专家学者对电力系统信号的特征提取和辨识问题展开了深入的研究，傅里叶变换、数学形态、S变换、奇异值分解、小波变换等方法被广泛的应用于该领域。传统的傅里叶分析缺乏对信号的时域分析能力，自身还存在频谱泄漏等缺点，不适于分析操作过电压等非平稳信号；数学形态学对结构元素的选取尚无统一的标准，提取效果与人工经验关系很大；S变换是对连续小波变换和短时傅里叶变换的发展，具有良好的时频特性，信号经S变换后为一高维复数矩阵，特征量选取有待进一步研究，且计算效率低；小波变换具有良好的多尺度分析特性，能够提供信号在不同尺度下的特征，适合分析各种暂态、突变信号，因而广泛应用于电力系统信号故障检测与定位、雷电过电压识别、输电线路故障选线、电能质量扰动分类等方面，并取得了一定的成果。但小波分解后系数庞大，信息冗余，在通常的故障检测和类型识别中，部分特征量维数较高，导致分类器较为复杂。因此，还需要对小波分解后的信息更进一步的数据挖掘和融合，提取一个或多个特征量来表征过电压信号的特征模式，为电力系统过电压在线监测和类型识别提供有效的依据。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于时频矩阵奇异值的过电压识别方法，能够根据监测设备获取的暂态操作过电压的波形，提取有效反映操作过电压本质特征参量，从而实现对电网操作过电压的有效识别。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于时频矩阵奇异值的过电压识别方法，包括：

获取过电压信号；

预处理所述过电压信号；

分解所述经过预处理后的过电压信号，获取不同频带的信号分量；

根据所述不同频带的信号分量构造多尺度时频矩阵；

对所述矩阵进行奇异值分解，计算出不同阶次的奇异值；

根据所述不同阶次的奇异值的加权能量贡献率选取过电压的特征量。

优选地，所述获取过电压信号具体为：

根据电压在线监测系统获取实测暂态操作过电压的波形信号。

优选地，所述预处理过电压信号具体为：

滤除所述过电压波形信号中的干扰和噪声。

优选地，所述分解所述经过预处理后的过电压信号，获取不同频带的信号分量具体为：

利用小波多尺度分解对经过预处理后的过电压信号进行分解，获取不同频带的信号分量。