压缩感知动态测试信号模型与电能表动态误差测试*

文中针对智能电能表动态误差的高效测试问题,分析了长时间范围内复杂动态负荷信号幅度域的快速随机波动特性,建立了压缩感知伪随机动态负荷测试信号的模型,采用Hadamard矩阵和降采样矩阵结合的测量矩阵构建方法,确定了该测试信号的模型参数,提出了压缩感知测量信号的产生方案。采用试验方法,对比给出了压缩感知和m序列动态测试信号条件下电能表动态测试的误差数据。研究结果表明相比较于m序列伪随机测试信号,压缩感知动态测试信号的动态误差测试效率提高了4倍。     

基于双定律分析的配电网电能分项计量误差测试研究

为在消费者与电力部门之间建立一个公平公正的电能交易桥梁,该文提出了一种基于双定律分析的配电网电能分项计量误差测试研究方法。通过热能与电能转换过程,确定双定律分析策略,挖掘配电网中电能计量分项的误差形成原因;根据伪随机分项序列与测试时间间隔,分别得到稳态电能分项量值、m序列伪随机动态电能分项序列以及正交伪随机动态测试电能分项序列;根据不同伪随机动态功率测试信号,结合动态参考电能量值与累计电能量值,得到电能分项计量误差。通过检验谐波次数、电能表丢帧模式与丢帧率对测试结果的影响,实验结果表明,所提测试研究能够自如地应对谐波次数变化与电能表不同丢帧率下的各类丢帧模式,其有效性与实践价值较高。     

m序列调制的正弦离散伪随机动态测试信号的完备性分析

针对电能表动态误差测试问题,该文首先定义动态测试信号模型应具备的特性,提出动态测试信号的完备性定理,为衡量动态测试信号是否能够全面合理地测试得出电能表动态误差提供了理论依据;其次,建立智能电能表结构化测量模型和m序列调制的正弦离散(m sequence modulatingsine discrete,m SD)伪随机动态测试信号数学模型,基于广义循环平稳随机过程理论与新提出的m SD伪随机信号相关辨识法,证明该测试信号具有完备性;最后,通过建立电能表动态误差测试系统,对不同类型电能表进行动态误差实验,验证m SD伪随机动态测试信号完备性理论的正确性。     

基于压缩感知的电力信号压缩与重构研究*

针对电力信号的采集和压缩问题,提出采用压缩感知理论对电力信号进行压缩采样和重构的方法,避免了传统的冗余采样。首先对采用压缩感知理论进行电能信号压缩采样的可行性进行了分析,并讨论了几种典型的压缩感知重构算法的具体实现方法和特性;然后采用这些算法,对一维稀疏信号和傅里叶变换基下稀疏的含有谐波和间谐波的电力信号进行重构实验。仿真结果表明,贪婪类压缩感知重构算法计算复杂度低、速度快,更适合一维电力信号的重构,其中SAMP算法可以在稀疏度未知的情况下,使用更少的采样值精确重构原始信号。     

基于超完备字典的压缩感知电能质量数据重构

针对应用压缩感知原理进行电能质量数据重构时,采用普通函数形成的正交基进行稀疏表示不能自适应地获得最佳稀疏表示这一问题,首次将K-奇异值分解字典学习引用到电能质量数据重构中。首先,对电能质量信号进行一二维转换,利用K-奇异值分解字典学习算法,建立了适合电能质量数据的超完备字典;并选取高斯随机矩阵作为测量矩阵,对电能质量扰动信号进行压缩采样。同时,利用压缩感知匹配追踪算法进行信号二维重构,并将其转换成一维信号。最后,利用所提出的新算法对几类常见电能质量信号进行了仿真验证。结果表明:在压缩比为25%时,利用新算法能够完成重构信号,其信噪均大于44.2 dB,能够满足实际应用时的分析要求。     

三相电能质量扰动信号压缩方法研究

提出了一种基于压缩传感的三相电能质量数据压缩新方法。首先,将时间t内的三相电能质量扰动信号转换为3t时间内的一维信号;然后,将传统的多频带融合问题理论应用于压缩感知稀疏基设计中,构造稀疏基;最后,选取高斯随机矩阵作为观测矩阵,OMP算法作为重构算法,重构三相电能质量扰动信号并利用MATLAB进行仿真。实验结果表明,该方法可以有效压缩三相电能质量数据,实现三相电能质量扰动信号同时处理,并同时检测出多项性能指标参数。     

压缩感知理论及其电能质量应用与展望

压缩感知理论是信号采样与处理领域的热点和前沿,在电能质量检测中具有很好的应用前景。为此,对压缩感知理论及其电能质量应用与展望进行综述。阐述了现有电能质量扰动信号采样和分析方法的不足,介绍了稀疏分解与压缩感知的基本概念和发展现状,重点介绍了压缩感知理论的3个基础关键问题:稀疏表示、非相关观测和非线性优化重构;同时,着重介绍了时频原子稀疏分解和压缩感知理论在电力系统电能质量扰动信号中的应用现状。最后,给出了电能质量扰动信号稀疏分解和压缩感知理论的下一步研究展望。     

面向用电侧电能质量监测的时空压缩感知方法

针对当前电能质量监测采样数据量庞大、前端数据计算处理负荷激增的问题,提出了一种自检测电能质量数据时空压缩感知方法。该方法采用压缩感知理论突破了基于奈奎斯特采样定律的传统采样方式需要大量传输数据的瓶颈;并充分考虑多个同类型测量对象的数据相关性,将不同小区的用电数据投射为二维矩阵,通过二维离散余弦变换稀疏基变形推导实现时空压缩感知;且针对冲击脉冲信号重构识别不稳定提出脉冲自检测机制与压缩感知模型结合;最后经实验证明该方法能实现电能质量数据的准确重构、提高传输数据压缩率、缩短采样重构周期从而增大控制中心可处理数据容量,提高工作效率。     

智能电能表动态误差的OOK激励测试方法

首先建立了一种OOK动态负荷电流信号的数学模型,提出了动态负荷电能序列的数学模型,并定义了动态负荷功率模式,即暂态动态负荷模式、短时动态负荷模式和长时动态负荷模式,基于此推导得出了一种电能表动态误差测量的算法。最后建立了智能电能表动态误差测试系统,对3种电能表进行了测试,结果表明电能表的动态误差与激励的动态负荷功率模式紧密相关,不同电能表的动态误差特性差异较大。     

动态压缩感知理论研究综述

动态压缩感知是静态传统压缩感知向动态信号的拓展,广泛应用于医学上的磁感应成像和目标追踪等领域。 由于工程 中的动态信号在某一转换基下具有随时间缓慢变化的稀疏特性,因而可以运用欠定的测量矩阵对其进行压缩。 动态压缩感知 理论主要包括动态信号的稀疏表示、动态压缩测量过程和动态信号的重构 3 个方面的研究内容。 全面综述动态压缩感知的基 本概念,归纳总结现有动态压缩感知理论中对动态信号的建模方法;对已有的动态信号重构算法进行了归类,并详述了各类算 法的计算思路;最后介绍了动态压缩感知的典型应用,并对动态压缩感知信号重构算法的研究前景进行了探讨。     

电能表动态误差测量不确定度分析与评定

分析了动态激励信号的数学模型和动态误差计算方法,设计开发了基于幅移键控的电能表动态误差测试装置,并搭建了相应的测试系统,全面剖析了电能表动态误差测量的不确定度来源,对测量结果的不确定度进行了系统的评定,对电能表制造企业发展电能表动态计量关键技术和国家建立电能表动态电能量值传递体系具有非常重要的意义。     

同步相量测量装置校准器参考相量计算方法

电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的参考相量计算方法,为PMU测试提供校准参考值。该方法分析了电力系统典型静动态信号特性,建立了基波相量通用信号拟合模型,可表征PMU测试标准中除阶跃测试外的所有静动态测试信号。提出了基于非线性拟合的相量幅值、相角与频率迭代求解方法,并根据所得频率提出了基于最小二乘法的频率变化率计算方法。进一步,分析揭示了迭代初始值、计算时间窗长和拟合阶数对计算精度的影响及其设置方法。仿真与实验测试结果表明,该方法精度至少比标准规定的精度要求高1个数量级,可用于PMU的测试与校准。     

关口电能表动态误差实验室测试方法

提出了电能表动态性能测试技术的研究状况和存在的问题,从电能表内部的计量工作原理和外部动态负荷运行工况的影响两个方面,分析了影响电能表测量误差的因素;给出了OOK动态负荷测试激励信号模型,基于此模型,提出了关口电能表实验室动态误差测试实验方法和测试系统的构建方案,建立了电能表动态误差测试系统,采用该系统对不同型号关口电能表进行动态误差测试;最后分析了动态误差测试数据,指出了关口电能表动态误差存在的问题。     

基于混沌滤波器的压缩感知雷达互质压缩采样

提出一种基于混沌数字滤波器的压缩感知雷达回波信号互质压缩采样方法.首先,设计基于混沌数字滤波器的压缩采样矩阵,避免了传统高斯随机观测矩阵的硬件设计困难,在保证压缩感知雷达感知矩阵非相关特性的同时,提高了压缩采样矩阵的可实现性与可控性.其次,在混沌数字滤波器压缩观测矩阵的基础上,提出迸一步压缩数据量的互质压缩采样方法,显著降低了压缩感知雷达的数据处理量.仿真实验结果表明,基于混沌滤波器的互质压缩采样方法可以实现压缩感知雷达的在压缩处理数据量的同时获得目标参数的高精度估计,为压缩感知雷达硬件系统设计提供了新方法.     

畸变波形动态测试信号模型及电能表动态误差分析

首先分析了智能电能表动态误差的来源,给出了引起电能表动态误差的影响因素,其后,建立了畸变波形确定型动态测试信号模型,推到给出了该信号模型的电能理论值,以此理论值作为仿真分析的参考电能量值,然后,仿真分析了正弦包络和梯形包络下各影响因素导致的动态误差,最后,研究给出了各影响因素对电能表动态误差影响的程度,其中量程切换影响最大.     

谐波对有功电能计量影响的仿真研究

从谐波对电能计量影响进行了分析。研究了线性和非线性负载对有功电能计量的影响,通过谐波下线性负载和非线性负载消耗电能的推导,指出在现行电能计量中存在的不合理之处。并利用实时数字仿真系统(RTDS)对搭建的模型进行了仿真实验,分析了电能表的计量情况和计量误差。由试验结果可知,当存在谐波功率时,用户实际消耗电能量与电能表读数不等,这表明目前电能计量方式存在不合理性。需要采用新的计量方式或新的电量计算方法解决这一问题。     

数字化电能表动态误差特性测试装置的设计

针对目前智能变电站用数字化电能表缺乏动态误差实验室测试手段的问题,文中采用OOK动态误差测试信号模型,研发了数字化电能表动态误差测试装置。首先引入了OOK离散化动态信号测试模型,其次,提出了装置总体硬件设计方案,并基于该方案提出了OOK数字化动态测试信号生成、IEC 61850-9协议SMV组包方法。最后的试验给出了装置生成的信号波形,满足OOK模型的要求,并对国内某厂家数字化电能表进行试验,验证了该装置用于测试数字化电能表动态误差的有效性。     

基于牵引负荷负序功率潮流计算及电能计量方式研究

不对称的牵引负荷会引起负序功率潮流,直接影响电能计量结果的可靠和准确性,本文提出了牵引负荷负序功率潮流计算及电能计量的调整方法。分析了牵引负荷负序功率分布情况,将分析结果结合牵引负荷的相关性,采用Copula理论构建牵引负荷负序功率潮流分析模型,计算牵引负荷正序功率的潮流结果以及分布和流向;依据计算结果分析牵引负荷负序功率潮流对电能计量的影响,并提出基于功率因数理论电能计量调整方案。测试结果表明：文中方法具备良好的负序功率潮流计算效果,与实际结果之间的最大差值均低于0.000 6,功率因数的取值为0.7时,能够合理、可靠地完成电能计量,保证计量结果的准确性。