采用不完全 S 变换的电能质量扰动检测方法
易吉良
1 2
彭建春
1
谭会生
2
1 湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082 2 湖南工业大学电气与信息工程学院 株洲 412008
摘要S 变换因其优良的时频特性而在电能质量扰动检测和定位方面获得了广泛的应 用 但 由于 S 变换计算时
采用等间隔采样频率点 因而计算量较大 为解决此问题 基 于 S 变换的 电能质量扰动检测方法 一般通 过提取模
时频矩阵的特征量实现而不需要利用 S 变换模时频矩阵 的所有向 量 分析了 S 变换 的快速计算过程 并 据此提 出
了不完全 S 变换 首先根据其运算前提是计算信号的 FF T 利用动态测度 方法检测 出功率谱包络的峰值 以此 确
定信号的主要频率点 然后对相应的频率点进行 不完全 S 变换 求模得到频 率幅值特征向量最后由这些特征向 量
进行电能质量扰动的检测 仿真结果表明 提出的算法能明显提高检测速度 更适合实时应用
关键词电能质量 不完全 S 变换计算过程 动态测度 检测特征向量
中图分类号 T M 9334 文献标志码 A 文章编号10036520200910256206
基金资助项目 国家自然科学基金50677015
Project Su pport ed by National Nat ural Sci ence Foundation of
C hina50677015
Detection Method of Power Quality Disturbances Using Incomplete Stransform
YI Jiliang
1 2
PEN G Jianchun
1
TAN H uisheng
2
1 College o f Electrical and Information Engineering H unan U niversit y Changsha 410082 China
2 Co lleg e of Electrical and Info rmatio n Engineering H unan U nive rsity
o f T echnolog y Zhuzho u 412008 China
Abstract T he de tection me tho ds of pow er quality based on St ransfo rm usually adopt the feature vector s o f Str ans
fo rm mo dule timef requency matr ix instead o f all o f the vecto rs A cco rdingly the co mputa tional procedure w as a na
lyzed and the inco mplete Stransform w as proposedFirstly the FF T w as perfo rmed and dynamics w as utilized to
describe the enve lope of pow er spectrum so as to detect the valid frequency samples o f F FT T hen the inco mplete
transform w as specifically per for med for these sam ples and the modules w ere calculated so a s to g et the feature vec
to rs F inally these feature vectors w ere used to detect the pow er quality disturbance The simula tion result s illus
trate that the proposed method quickens the de tection and is mo re suited fo r real time application
Key wordspow er qua lity incom plete Stransfo rm computa tional pro cedure dy namics detectio nfeature vector s
0 引言
近年来 电能质量问题已成为研究的热点
1 2
有效的电能质量治理 首先必须进行准确的检测
长期以来 国内外学者在电能质量检测方面作
了大量的工作 以小波为代表的时频分析方法成了
研究的重点
35
而近期利用 S 变换作为检测工具
提出来许多检测方法
6
文献 713 利用 S 变换对
电能质量进行运算后得到模时频矩阵 从中提取基
频幅值向量时间幅值包络频率幅值包络以及中高
频时间幅值等特征量 并分别结合决策树 支持向量
机和模糊识别等分类器对电能质量扰动进行分类
取得了较好的效果 文献 14 利用幅值平方和均值
向量作为特征分析电能质量扰动 其在扰动起止时
刻定位能力方面优势明显
利用 S 变换分析电能质量扰动 通常是采用 S
变换模时频矩阵的某些频率幅值向量的特征值进行
检测 实际上只利用了 S 变换的少部分结果 而 S
变换对所有频率点的 FF T 值进行运算 因此当信号
采样点数较大时 会影响算法的实时性 本文通过
分析 S 变换的计算过程 提出不完全 S 变换利用功
率谱包络的动态测度检测出主要频率点 然后只针
对主要频率点进行不完全 S 变换 得到的不完全 S
变换模时频矩阵只含有特征频率幅值向量 这样可
以大大减少处理的数据量 节省存储空间 实验仿
真结果验证了不完全 S 变换能够准确检测出电能质
量的特征值 同时较之 S 变换大大缩短了运算时间
1 不完全 S 变换
1 1 S 变换
设 ht L
2
R L
2
R表示实数域上的平方
可积空间 则 ht的 S 变换定义为
15
S f
ht
|f |
2
e
t
2
f
2
2
e
i2ft
dt 1
2562
第 35 卷 第 10 期
2009 年 10 月 31 日
高电 压 技 术
Hi gh V olt age En gi neering
Vol 35 N o10
Oct 31 2009
DO I :1013336/j 1003 -6520hve200910024