基于混沌系统功率谱特征的触电信号识别研究

针对低压电网剩余电流保护中从总剩余电流中提取触电支路电流的难题,利用混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,提出基于混沌系统功率谱特征的触电电流检测方法。根据混沌系统混沌状态与周期状态具有相异的功率谱特征,提出利用系统对数功率谱的波峰数P作为判断两种状态的定量指标,分别自动检测出原混沌系统及加入待测信号后系统的临界状态,从而实现触电电流的提取。仿真结果表明,提议方法的检测值与实际值的平均相对误差为6.82%,满足工程计算的要求,能够从总剩余电流中检测出触电电流,对于开发新一代剩余电流保护装置具有一定的参考价值。     

一种新的基于小波变换和混沌理论的触电信号检测方法

提出一种集小波多分辨分析和李雅普诺夫指数于一体的触电电流混沌检测新方法.该方法对触电前后的总泄漏电流进行消噪和滤波,根据混沌系统从混沌状态到大尺度周期状态的分岔行为具有对小信号敏感性和对噪声免疫性的特性,将最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统相变的量化依据,自动判别触电前后混沌系统的临界状态,从而计算出其中包含的触电电流分量.仿真结果表明,该方法能够从包含强噪信号的总泄漏电流中检测出微弱的触电电流信号,对于开发新一代剩余电流保护装置具有一定的参考价值.     

一种新的基于小波变换和混沌理论的触电信号检测方法

提出一种集小波多分辨分析和李雅普诺夫指数于一体的触电电流混沌检测新方法。该方法对触电前后的总泄漏电流进行消噪和滤波,根据混沌系统从混沌状态到大尺度周期状态的分岔行为具有对小信号敏感性和对噪声免疫性的特性,将最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统相变的量化依据,自动判别触电前后混沌系统的临界状态,从而计算出其中包含的触电电流分量。仿真结果表明,该方法能够从包含强噪信号的总泄漏电流中检测出微弱的触电电流信号,对于开发新一代剩余电流保护装置具有一定的参考价值。     

基于混沌振子周期区域的微弱信号检测方法

混沌振子微弱信号检测方法中存在着输出信号时域判别的抗干扰性差、宽频率范围信号检测系统复杂等问题。本文利用混沌振子对噪声处理的优势,提出一种新的强噪声背景中微弱周期信号检测方法。通过提取周期1外轨区域的Poincaré截面,得到一种频率为振子周期策动力与待检测信号频率差的周期信号,而该周期信号对噪声具有很强的抑制。应用所提方法对一个频率段的正弦信号进行检测,实现了低于-110dB信噪比条件下高斯白噪声背景中正弦信号检测。     

基于改进型锁相环和混沌振子的配电网故障选线

当小电流系统发生故障时,各线路零序电流特征呈现出复杂的非线性和非平稳性,并且故障点的电流非常小,给故障选线带来一定的困难,对此给出一种改进锁相环和混沌振子相结合的检测方法,改进型锁相环不但可以准确的跟踪特定频率的信号,而且不需要进行 dq变换和 ab变换;混沌振子系统对于与本身内驱动力同频的信号具有较高的敏度,外加信号不同时,Duffing系统的相图轨迹不同。首先用改进型锁相环锁定零序电流中的五次谐波,将此信号作为混沌系统的待测信号,通过Duffing振子系统检测此信号,正常线路和故障线路的待测信号通过混沌系统表现出来的相图状态是不一致的,由此判断出故障线路。对不同故障条件进行模拟,验证了算法的可靠性。     

基于锁相环和混沌振子的微弱信号检测

为精确检测纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值,构建了基于锁相环和Duffing振子的微弱信号混合检测系统。首先通过锁定输入锁相环的待测信号,完成信号频率的检测;然后利用锁相环输出的已知频率信号作为混沌系统的内置策动力信号,将输入到混沌系统的待测信号用Duffing振子进行幅值检测。仿真结果表明,混合系统可同时完成纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值的检测,检测信号的最低信噪比为-22.23dB,且操作简单,工作量小,易于实现。     

一种触电信号的自动快速检测模型

针对未来低压电网剩余电流保护与动作技术中,如何检测触电时刻并识别总泄漏电流中人体触电支路电流信号的难题,利用数字信号的智能处理技术和具有自适应性与最佳逼近特性的组合神经网络有机结合,提出了一种触电电流信号的自动检测方法。在对低压电网中原总泄漏电流信号进行小波消噪基础上,实现了触电时刻的自动检测,触电故障模式分类归属的决策;同时从总泄漏电流中提取触电电流幅值波形。仿真实验表明:该方法速度快且稳定,模式分类正确率达100%,提取幅值与实际值的平均相对误差为3.65%,计算时间为0.064 68 s,具有良好的适应性和实用性,对于开发新一代剩余电流保护装置具有重要的参考价值。     

基于Duffing振子的微弱正弦信号检测方法研究

利用混沌振子系统的初值敏感性和对噪声的免疫力检测微弱正弦信号，可以获得很高的检测灵敏度和很好的抗噪性能。文中分析了待测正弦信号幅值和相位对混沌系统状态的影响。基于Duffing振子系统的相变特性，提出了检测微弱正弦信号幅值和相位的新方法，即：反相补偿幅值检测方法和三分对称相位检测方法，介绍了检测的原理和具体实现步骤；利用Duffing方程的位移X波形的包络特性，提出了适合于含噪声情况的混沌特性自动判别方法，以正确判别混沌系统的状态并应用于文中的信号检测方法之中。最后，将该方法和最大似然法进行了比较。数字仿真结果证明了文中所提方法的可行性和有效性。只需改变策动力的频率，该方法即可适用于检测各种频率的微弱正弦信号，对于扩大光传感器的测量范围、电力系统谐波分析等应用具有实用价值。     

纳秒级周期脉冲信号检测方法的研究

针对数字信号处理器(DSP)的高速低耗、实时性好的特点,运用混沌测量原理构建了一个特定的混沌系统用于检测纳秒级周期脉冲信号。此系统将不稳定的混沌状态到稳定的大尺度周期状态的跃迁作为检测周期性高速脉冲信号的依据,将待测信号作为影响Duffing振子周期的摄动源设计成混沌检测系统,并根据系统的运动状态(大尺度周期运动态或噪声混沌态)检测高速脉冲信号的幅值与频率。理论分析和实验均表明该检测系统能实时有效地检测出脉冲信号及其特性。     

消除剩余电流动作保护器保护“死区”的研究

在三相或三相四线供电线路中,三相对地泄漏电流的合成电流幅值、相位随时在发生变化。目前,在低压系统中运行的剩余电流动作保护器不能对360°相位内随时变化的漏电(触电)信号进行跟踪检测,只能进行局部检测,即不具备鉴相功能,称作保护"死区"。为使保护器正确可靠动作,无论线路泄漏电流合成处于何相位,只要达到保护器额定动作值,应按整定时间跳闸,实现无"死区"保护。     

基于混沌振子的微弱信号检测

分析了当前微弱信号检测领域中常用的三种检测方法,提出了将混沌技术应用于微弱信号的检测,阐述了基于Duffing混沌振子的微弱信号的检测原理和过程,给出了Matlab的仿真实验结果,理论分析和仿真表明该方法简单、有效、易于实现.     

基于Duffing振子信号检测的故障电弧短路监测系统

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号,将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动,利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能.基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的电弧短路监测方法.在电弧没有发生短路之前有比较微弱弧声信号,完全湮没在强的背景噪声中,将含有噪声的信号作为周期策动力加入混沌检测中后,如果混沌检测系统处于间歇混沌状态,证明有电弧声音产生,弧声作为整个电弧短路监测系统预判和预警.弧声信号和发生电弧短路时的弧光、电流信号同时产生时,则发生电弧短路,监测系统发出报警信号.通过实验验证,证明该系统监测电弧短路具有很高的准确性和快速性.     

Duffing混沌振子用于交联聚乙烯电缆水树在线检测

交联聚乙烯电缆在线检测对电力电缆的安全运行具有重要意义。交流电压叠加法是目前XLPE电缆水树检测的有效方法,其关键问题是表征水树劣化缺陷的微弱的1 Hz特征信号电流的测量。笔者将混沌控制理论应用于XLPE电缆水树检测中,利用Duffing混沌振子系统对与周期策动力同频的微弱周期信号敏感,而对频差较大的信号及噪声免疫的特性,构造特定的混沌系统,并以测量信号作为混沌振子系统周期策动力的扰动,实现对1 Hz特征信号的精确测量。实验表明,该方法能有效检测该特征电流,并具有高灵敏度和检测精度。     

触电事故特征改进近似熵检测方法

为了有效减少人身触电事故的发生,针对低压系统,给出一种基于近似熵的触电特征快速检测方法。利用滑动时间窗计算单通道测量所得总剩余电流的近似熵值。根据近似熵变化规律识别触电事故特征。并针对近似熵算法存在的计算冗余问题,提出一种改进近似熵算法,以此减少触电特征检测时间。对IEC人体电阻抗模型、实验用兔和小树枝进行低压实验,并利用数据验证该方法。结果证明,触电特征近似熵检测方法具有噪声鲁棒性、不受总剩余电流幅值和触电方式影响的特点,采用改进近似熵算法缩短了触电特征检测时间,能满足工程应用需要。     

CFAR detection of weak target in clutter using chaos synchronization

In this paper, a novel constant false alarm rate (CFAR) approach for detecting weak targets in sea clutter spectrum based on chaos synchronization is proposed. The weak target signal is detected when the synchronization between two identical chaotic systems is realized, even if the target spectrum lies inside the clutter spectrum. The threshold for the proposed CFAR detection is derived theoretically. The proposed chaos‐synchronization‐based CFAR technique is shown to be able to enhance the detectability of the target when the signal‐to‐clutter ratio and signal‐to‐noise ratio are low. Numerical experiments based on real radar sea clutter data confirm the effectiveness of the proposed chaos‐synchronization‐based CFAR detection method. The performance is superior to those of the standard autoregressive estimation‐based and the cell‐averaging CFAR detectors. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于混沌振子和小波理论检测微弱信号的研究

分别分析了混沌振子检测微弱信号和小波消噪的方法。并在此基础上,提出将小波消噪思想和混沌振子检测方法相结合组成联合测量系统。经过大量仿真实验得出,联合测量系统在检测强噪声背景下的微弱信号中可以得到比较理想的效果,并且进一步提高了检测微弱信号的能力。应用混沌振子和小波消噪相结合的方法对强噪声有一定的免疫力,在微弱信号检测方面,是一种有效的手段。