[发明专利]一种非线性元件模型的波形相似度分析方法

说明书

本发明提出一种非线性元件(nonlinear components)模型的波形相似度分析方法(waveform similarity analysis)。本发明的核心技术方案是：1、通过求导消除直流偏置的影响；2、比较并寻找求导后两个离散序列的最相似区间，得到时间延时量；3、通过在最相似区间中积分来获得直流偏置量；4、根据统计中回归分析的处理思想，给出去除时间延时量和直流偏置量的两个波形相似度量化评价指标。

技术领域

本发明涉及一种非线性元件模型的波形相似度分析方法，属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

金属氧化物避雷器(metal oxide arresters，MOA)是MMC-HVDC系统中使用的最有效的保护设备之一，但由于其非线性特性的复杂性，与实验数据相适应的电磁瞬变(electro-magnetic transient，EMT)模型结构也很复杂。在仿真中，MOA的EMT模型在系统中引入了额外的节点，并扩大了节点的导纳矩阵，从而显着增加了矩阵求逆的总时间。因此，有相关文献针对MOA的EMT模型提出了等效模型，以减少节点数量来快仿真速度。为了验证这些等效模型的准确性，有必要比较原始EMT模型和等效模型的波形。但是容易引入诸如随机时间延时和直流偏置之类的微小偏差，对波形相似性的分析产生影响。

本发明针对非线性元件模型的复杂性，提出了一种非线性元件模型的波形相似度分析方法。所提出的相似度分析方法本质上是先通过求导消除直流偏置的影响，然后利用最小二乘法寻找求导后两个离散序列的最相似区间，得到时间延时，接着通过在最相似区间中积分来获得直流偏置量，最后根据统计中回归分析的处理思想，给出去除时间延时量和直流偏置量的两个波形相似度量化评价指标。

发明内容

本发明提供一种非线性元件模型的波形相似度分析方法，该波形分析方法包括以下步骤：

步骤1：对所给两组相近的波形f(x)和g(x)数据进行采样，通过平均值滤波，消除可能存在的噪声干扰。

步骤2：通过对两波形的滤波数据进行求导，以消除直流偏置量，所得两波形的导函数中仅包含时间延时量。

步骤3：采用最小二乘法对步骤2所得导函数的离散数据进行对比，建立关于时间延时量的函数，通过寻找其最小值，在较长数列中找到与短数列最接近的数据段，以此找到时间延时量。

步骤4：在步骤3的基础上，在所求相似区间内对两滤波以后的波形进行积分，积分的差值即为直流偏置量在相似区间内的积分值，求得直流偏置量。

步骤5：利用回归分析的思想，计算相似区间内两波形的残差平方和(RSS)、回归平方和(ESS)和总离差平方和，定义相似度量化指标R，得到去除时间延时量和直流偏置量的两个波形相似度。

附图说明

图1是波形相似度算法流程图(摘要附图)

具体实施方式

本发明提供一种非线性元件模型的波形相似度分析方法；下面将对本发明的波形分析方法步骤做进一步详细的说明。

步骤1：对所给两组相近的波形f(x)和g(x)数据进行采样，通过平均值滤波，消除可能存在的噪声干扰。

设有两波形f(x)和g(x)，其波形趋势相同，但彼此之间存在时序上的延时量ΔT和直流偏置量ΔV，波形相对误差量为Δy，故有

g(x)＝f(x+ΔT)+ΔV+Δy(x) (1)

ΔT和ΔV通常为未知数，但在进行f(x)和g(x)相似度计算时并不应当作为其误差影响指标，f(x)和g(x)的相似度仅由相对误差Δy决定，因此需要对时序延时量ΔT和直流偏置量ΔV进行计算和剔除。