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基于改进HHT和决策树的电能质量扰动辨识

电力建设 2017年第2期38卷 114-121页

作者：李晓娜沈兴来薛雪梁睿中国矿业大学电气与动力工程学院江苏省徐州市221116 国网徐州供电公司江苏省徐州市221000 中国矿业大学物联网研究中心江苏省徐州市221116

为了准确辨识电能质量扰动的类型,以实现电能质量问题的有效治理,提出一种基于改进希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)和决策树的电能质量扰动辨识方法。该方法先采用改进的基于斜率的方法(improved slope based method,ISBM... 详细信息

为了准确辨识电能质量扰动的类型,以实现电能质量问题的有效治理,提出一种基于改进希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)和决策树的电能质量扰动辨识方法。该方法先采用改进的基于斜率的方法(improved slope based method,ISBM)抑制希尔伯特-黄变换算法的端点效应,然后利用改进的HHT方法进行电能质量扰动信号的分析;从得到的瞬时频率曲线中提取频率成分、扰动持续时间和扰动持续期间频率3个特征量,并从瞬时幅值曲线中获取扰动期间电压幅值;最后构建分类决策树,将这4个特征量作为判断依据,实现扰动信号的分类和识别。根据各类电能质量扰动信号的数学模型,产生大量的测试样本进行仿真测试,结果证明了该方法的有效性和准确性,并且与现有的2种扰动辨识方法进行对比,结果表明该方法具有更高的识别准确率,能准确辨识出电能质量扰动的类型。

关键词：希尔伯特-黄变换(HHT) 端点效应电能质量决策树扰动辨识

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基于WAMS的电网扰动辨识与应用

南方电网技术 2016年第1期10卷 68-72,79页

作者：陈刚丁理杰唐明 GAO Wenzhong 国网四川省电力公司电力科学研究院成都610072 丹佛大学电气与计算机工程系科罗拉多美国丹佛80208

及时获悉电网扰动发生的时间、地点对于帮助运行人员有针对性地采取控制措施,及时消除扰动,保障电网安全稳定运行具有重要意义。本文利用小波多分辨率分析作为分析工具,根据小波系数(wavelet coefficient,WC)的能量选择恰当的小波函数... 详细信息

及时获悉电网扰动发生的时间、地点对于帮助运行人员有针对性地采取控制措施,及时消除扰动,保障电网安全稳定运行具有重要意义。本文利用小波多分辨率分析作为分析工具,根据小波系数(wavelet coefficient,WC)的能量选择恰当的小波函数和分解尺度,对广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)记录的频率信号进行时频域分解,利用得到的最大小波系数作为扰动辨识指标,以实现对扰动的在线辨识。10机39节点系统仿真说明了所提方法的应用过程和效果。基于该方法研制了电网扰动源在线辨识系统,实测的电网扰动数据进一步验证了所提方法和系统的有效性和可行性。

关键词：小波多分辨率分析广域测量系统扰动辨识软件系统

基于VMD-PCA-SVM的电能质量扰动辨识

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实验室研究与探索 2021年第10期40卷 97-102页

作者：胡汉铖刘明萍张震张镇涛汪庆年南昌大学信息工程学院南昌330031

为提高电能质量扰动辨识的准确性,提出一种基于VMD-PCA-SVM的电能质量扰动辨识方法。用Matlab 2017a仿真得到电能质量扰动信号;用变分模态分解(VMD)分解得到本征模态函数(IMF)分量,计算其希尔伯特边际谱的能量值,构造特征向量;将特征向... 详细信息

为提高电能质量扰动辨识的准确性,提出一种基于VMD-PCA-SVM的电能质量扰动辨识方法。用Matlab 2017a仿真得到电能质量扰动信号;用变分模态分解(VMD)分解得到本征模态函数(IMF)分量,计算其希尔伯特边际谱的能量值,构造特征向量;将特征向量用主成分分析法(PCA)降维;将降维特征向量输入支持向量机(SVM)中训练,实现对电能质量扰动信号的辨识。与现有文献对比,试验结果表明,该方法准确率高,鲁棒性强,在不同信噪比下能有效识别包括两种复合扰动在内的8种电能质量扰动信号,准确率高达99.94%。

关键词：变分模态分解主成分分析支持向量机电能质量扰动辨识

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混合电能质量扰动辨识系统设计

混合电能质量扰动辨识系统设计

作者：孔秀珊哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

近年来，在我国国民经济得到迅速发展及电力技术得以不断创新的同时，电网中的用电设备数量急剧增加，其中包括很多拥有非线性、冲击性、不平衡特征的负荷以及谐波丰富的应用设备，这些设备的出现虽然给人们的生活带来了便利，但也严重... 详细信息

近年来，在我国国民经济得到迅速发展及电力技术得以不断创新的同时，电网中的用电设备数量急剧增加，其中包括很多拥有非线性、冲击性、不平衡特征的负荷以及谐波丰富的应用设备，这些设备的出现虽然给人们的生活带来了便利，但也严重污染了电能质量，产生了多种电能质量问题，这些问题的出现常常带给供电及用电双方难以承受的经济损失，目前的电能质量还不能达到供用电双方的要求，因此怎样有效地对存在的电能质量问题进行治理并进一步使其得到改善已成为现阶段电力系统领域研究的重点。与此同时，电能质量扰动的检测及识别也在该领域愈加被重视。现有的电能质量扰动辨识系统大多都是针对单一扰动进行辨识，但电网在实际运行过程中扰动信号通常都是以混合扰动的形式出现，因此，本文主要对电力系统中混合扰动辨识的实现过程进行了深入研究，并利用LabVIEW软件平台开发出一套完整的电能质量混合扰动辨识系统。算法上，首先采用Hilbert移相方法对扰动信号进行定位。然后，采用非线性小波阈值法对定位后的扰动信号进行去噪。最后，利用改进的HHT算法对混合扰动信号进行辨识。在混合扰动辨识过程中：先利用改进HHT算法中的聚类经验模态分解算法将混合扰动分解为各种单一扰动，然后结合Hilbert变换得到的各单一扰动信号的幅频特性来判断扰动类型。系统硬件部分采用FPGA控制A/D实现电能质量原始数据采集，并利用SDRAM进行数据缓存，最后通过W5100以太网模块将采集的数据传输至小型工业主板进行处理，软件部分采用LabVIEW作为软件系统的开发平台，并利用其多线程技术实现了原始采样数据的接收及分离、扰动信号定位及去噪、扰动分解及辨识。系统利用改进的HHT算法，成功实现了对电网中常见混合电能质量扰动的辨识。实验结果表明该系统实时性好、对混合电能质量扰动的辨识准确率高，为后续电能质量问题的改善及治理工作奠定了良好的基础。

关键词：混合电能质量扰动改进HHT算法扰动辨识 LabVIEW

基于姿态引导和扰动辨识的涵道飞行器智能控制

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基于姿态引导和扰动辨识的涵道飞行器智能控制

作者：郑义哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

涵道飞行器特殊的气动布局使得它具有机动性强、推进效率高等优点，特别适合用于高空侦查、监视等对悬停效率要求高的场合。但是，考虑到涵道飞行器所处的工作环境经常会受到侧风等外界空气扰动的影响，而且这些扰动是不确定的、时变的... 详细信息

涵道飞行器特殊的气动布局使得它具有机动性强、推进效率高等优点，特别适合用于高空侦查、监视等对悬停效率要求高的场合。但是，考虑到涵道飞行器所处的工作环境经常会受到侧风等外界空气扰动的影响，而且这些扰动是不确定的、时变的，这就要求涵道飞行器的控制系统有很好的鲁棒性。本文针对上述问题，以悬停和轨迹跟踪为目标，建立涵道飞行器的经典控制体系和智能控制方法，对外界扰动的辨识问题进行了探索。首先，建立涵道飞行器的数学模型。通过对涵道飞行器各个组成部分的介绍，讲述了其垂直起降和姿态调整的工作原理;考虑螺旋桨和控制舵的动力学特性，对涵道飞行器进行整体动力学建模，将整个系统抽象为11个自由度的多输入多输出系统;使用卡尔丹角描述其飞行姿态，在运动分析中引入坐标变换矩阵;通过拉格朗日函数建立系统的动力学方程，并结合空气动力学的相关知识定义涵道飞行器受到的外界作用力。其次，设计基于虚拟力导向的分层控制体系。根据系统需求设计伪控制输入，构成分层控制体系的顶层;从系统的动力学方程出发，定义参考反馈指令，再结合动力学解耦算法，将控制信息分解为各个舢板和螺旋桨的动作命令;处于分层控制体系底层的是控制舵和螺旋桨的控制规律。结合涵道飞行器的悬停目标，设计了基于计算力矩法的伪控制输入。然后，设计基于姿态导向和扰动辨识的轨迹跟踪控制方法。通过对涵道飞行器平动动力学方程的分析，得出姿态运动是水平横向和纵向飞行的虚拟输入;据此设计姿态角度命令生成器，可以解除平动和姿态运动之间的耦合;将外界空气扰动和模型的不确定性统一考虑为系统函数，并假设系统函数是由容易辨识的低频分量和高频分量组成，同时根据轨迹跟踪的要求设计系统函数的更新规律。此外，从控制系统的鲁棒性出发，对传统的控制体系和智能控制方法进行了对比分析。最后，使用MATLAB和Adams对以上两种控制方法进行联合仿真，在仿真过程中强调了系统参数选择的重要性。仿真结果与之前的理论分析相吻合，基于虚拟力的传统控制方法缺少对外界扰动的估计，抗干扰性和鲁棒性不如基于扰动辨识的智能控制方法。

关键词：涵道飞行器分层控制体系扰动辨识轨迹跟踪联合仿真

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基于高低压电网数据协同分析的扰动辨识

基于高低压电网数据协同分析的扰动辨识

作者：李晨山东大学

学位级别：硕士

随着清洁能源技术的快速发展,交流电网的系统规模不断扩大,以新能源为主体的新型电力系统的构建势在必行。如今风电、光伏为主体的多种形式分布式电源并入电网,储能技术的快速发展以及电动汽车充电桩的规模化建设,会使扰动后的电网动态... 详细信息

随着清洁能源技术的快速发展,交流电网的系统规模不断扩大,以新能源为主体的新型电力系统的构建势在必行。如今风电、光伏为主体的多种形式分布式电源并入电网,储能技术的快速发展以及电动汽车充电桩的规模化建设,会使扰动后的电网动态响应情况更为复杂。通过轻型广域测量系统已经证实:高压主网侧监测到扰动响应的同时,低压配网侧也能接收到相应的扰动信号。配网侧的动态行为是高低压扰动的耦合,可以从配网量测观察主网的扰动信息。现如今,对于高低压电网动态数据协同分析方法亟待解决。本文根据扰动响应的动态数据,在消除噪声的基础上,提取出对电力系统决策与支持的有用成分。分析了扰动的机理并进行量化描述,对海量量测信息合理的进行降维,实现数据驱动的扰动辨识并进行扰动的可视化显示。本文主要研究内容和取得成果如下:（1）从交流电网系统中经常出现的高斯噪声和脉冲噪声的数学表达式出发,基于特征描述与概率密度层面搭建了考虑噪声的高低压电网动态行为仿真模型,为模拟实际电网的真实量测数据奠定基础。从信号成分角度提出了一种基于排列熵的改进集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）除噪方法,以消除扰动分量中的噪声成分,还原扰动最真实的动态行为过程,最大程度获取真实的扰动动态行为信息。（2）根据戴维南等值以及系统传输矩阵原理,解释了高低压电网动态响应的耦合现象。经过合理简化,建立了关于响应的数学模型,对交流电网发生不同扰动后的高低压电网动态响应幅度进行描述,并讨论了不同类型扰动下的各自特点。对电网发生扰动后的耦合特性进行量化分析,定义了扰动的响应范围和扰动耦合度两种量化指标,用于准确量化响应后的节点响应范围以及节点耦合程度。（3）基于核主成分分析（Kernel Principal Component Analysis,KPCA）降维原理,比较了传统主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和不同核函数下的KPCA降维效果。然后,提出了一种基于高斯核函数KPCA的高低压交流电网扰动时间和扰动位置辨识新方法。通过引入平方预测误差（Square Prediction Error,SPE）统计量与Hotelling-T2统计量（简称T2统计量）,将实时计算的统计量与控制限进行比较来确定扰动时间。紧接着计算两个变量对扰动的贡献度来定位扰动。在考虑系统拓扑可观性的基础上,根据所定义的节点耦合的电气距离,对配网的测点进行重新配置,实现基于高斯核KPCA的扰动辨识。（4）可视化展示扰动分析的辨识结果,便于实现高效快捷的人机交互。对高低压交流电网发生的扰动进行在线分析,基于开源数据库TDengine进行数据的高速存储与检索,用于实现配电网同步数据的高速存储与分析。提出—种电网扰动在线分析系统架构,并基于监视信息与可视化工具grafana对扰动辨识结果进行可视化显示。

关键词：电力系统复合信号解耦耦合相关性扰动辨识可视化系统

基于小波变换和模糊专家系统的暂态电能质量扰动辨识方法

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电源技术应用 2013年第4期16卷 38-42页

作者：罗鸣王允彬顾海宝长沙理工大学湖南长沙410015 巴州电力有限责任公司新疆库尔勒841000

提出一种基于小波变换和模糊专家系统的暂态电能质量扰动辨识方法，利用小波变换优良的时频性和快速的Mallt算法对信号进行检测，提取电压变化幅值和持续时间等为特征量。将获取的特征量输入模糊专家系统进行电能质量扰动辨识的研究。... 详细信息

提出一种基于小波变换和模糊专家系统的暂态电能质量扰动辨识方法，利用小波变换优良的时频性和快速的Mallt算法对信号进行检测，提取电压变化幅值和持续时间等为特征量。将获取的特征量输入模糊专家系统进行电能质量扰动辨识的研究。结果表明，该方法能有效区分各类暂态电能质量扰动。

关键词：电能质量小渡变换特征提取模糊专家系统扰动辨识

考虑频率偏移传播速度各向异性的扰动信息辨识

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电力系统自动化 2010年第22期34卷 62-66页

作者：张恒旭刘玉田山东大学电气工程学院山东省济南市250061

讨论了基于观测空间的频率偏移传播速度及其计算方法,分析了扰动信息辨识的数学模型的特点,提出一种考虑频率偏移传播速度各向异性的分区扰动辨识方法。该方法将目标电网按地理分区,通过数值仿真提取不同分区的动态频率响应特征,形成目... 详细信息

讨论了基于观测空间的频率偏移传播速度及其计算方法,分析了扰动信息辨识的数学模型的特点,提出一种考虑频率偏移传播速度各向异性的分区扰动辨识方法。该方法将目标电网按地理分区,通过数值仿真提取不同分区的动态频率响应特征,形成目标电网的动态频率响应特征数据库;针对扰动激发的广域动态频率信息,在各分区内进行并行扰动信息辨识,再对结果进行综合得到最终辨识结果。以某电网为例,分析了并行处理的加速比特性,并验证了所提出的分区辨识方法的有效性。

关键词：动态频率响应同步相量测量并行计算扰动辨识电力系统

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基于自由能理论的电力系统扰动能量评估

电工技术学报 2018年第3期33卷 543-552页

作者：秦骏达毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

准确、快速地辨识扰动对于保障电力设备安全和维持电力系统稳定有重要意义。现有研究多关心扰动类型与位置的辨识,而忽略了扰动能量大小的评估。但是扰动能量的大小反映了该次扰动对于系统产生冲击的强弱,若能在线对其进行评估,即可按... 详细信息

准确、快速地辨识扰动对于保障电力设备安全和维持电力系统稳定有重要意义。现有研究多关心扰动类型与位置的辨识,而忽略了扰动能量大小的评估。但是扰动能量的大小反映了该次扰动对于系统产生冲击的强弱,若能在线对其进行评估,即可按扰动强弱程度有针对性地制定控制策略。该文将热力学领域中的能量熵与自由能的关系引入到扰动能量大小描述的过程中,定义了扰动的自由能的概念用以描述扰动后能量转移程度的强弱,提出了一种基于自由能理论的扰动能量大小评估方法。为考虑发电机的初始注入能量的影响,分别分析了不同类型扰动产生的自由能变化,进一步修正了扰动的自由能函数。最终,利用BPA软件搭建了标准的IEEE 39节点和IEEE 118节点系统,分析了不同类型、不同位置扰动下的自由能大小,对比了扰动强弱与所提的自由能量间的关系。仿真结果表明扰动自由能可以描述扰动后一段时间内对于系统产生的能量冲击的强弱。所提评估方法为按扰动强弱程度有针对性地制定控制策略奠定了基础。

关键词：自由能量扰动辨识能量辨识能量熵