基于MP的电力系统数据压缩方法

匹配追踪算法能够自适应地从构造的完备原子库中建立信号的稀疏解析表示。提出一种基于MP(Matching Pursuit)算法的原子稀疏分解的电能质量扰动数据压缩方法,根据电能质量扰动信号的特点建立原子库,采用衰减正弦量原子对信号进行稀疏分解,提取扰动信号成分。仿真算例验证了所提出的数据压缩方法具有压缩比高的优点。     

基于正交优化时频原子分解算法的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁、灵活提取有效细微特征以及匹配追踪收敛速度较差的问题,提出一种应用于电能质量扰动分解重构及扰动特征参量提取的匹配时频原子框架及其改进方法。在Gabor时频原子库离散优化基础上,通过匹配追踪算法对扰动信号进行自适应分解,同时对搜寻的最佳时频原子进行正交变换,减小冗余分量,设定迭代次数或残差阈值作为终止条件,从而获得一系列匹配扰动信号波形特征的正交时频原子及其参量化形式。仿真结果表明,该框架能有效分解提取电能质量扰动信号时频特征参量,相对基于匹配追踪的稀疏分解,改进算法单一扰动匹配特征重构信噪比高达55dB,多重扰动达35dB,均方误差数量级为0.001,匹配扰动特征精度及收敛性能进一步提高,满足电能质量分析要求。     

应用HS改进原子分解的电能质量扰动辨识分析

结合原子分解与和声搜索算法,提出了一种电能质量扰动信号自适应分解及特征参数辨识方法。针对Gabor原子分解匹配追踪算法计算量大、实时性差的问题,首先利用傅里叶变换进行频谱分析,估计出扰动信号频率、幅值等参数,并以估计值作为搜索的初始解,加快算法的收敛速度;然后根据电能质量扰动信号特点将Gabor原子库分解为类基波库、脉冲库、谐波库、振荡库4个子库,依次搜索各子库,降低搜索的复杂度;再次,利用和声搜索算法快速、准确的全局搜索和协同搜索的特点对匹配追踪算法进行改进,加快了搜索速度;最后,依据获得Gabor原子索引参数实现电能质量扰动信号参数辨识。算例仿真表明,所提方法在保留匹配追踪算法优良重构性能的前提下,计算复杂度显著降低,搜索效率和收敛速度加快,扰动参数辨识精度得到提高。     

基于分层匹配追踪算法的电能质量复合扰动参数辨识方法

针对电能质量中的复合扰动信号分析问题,提出一种粒子群优化(PSO)和匹配追踪(MP)算法相结合的分层搜索的原子分解方法。首先应用MP算法提取基波分量,对于去除基波分量的残差信号,利用快速傅里叶变换找寻能量最大的频率成分,采用PSO算法粗搜索出最佳匹配粒子,然后以最佳匹配粒子为中心,在一定范围内重新离散化,生成小规模原子库,再应用MP算法有针对性地进行细搜索,最终得到最佳匹配原子,提取出电能质量复合扰动特征参数。仿真结果表明,该方法能克服MP算法匹配时间长、计算量大及PSO优化MP算法残差积累过大、容易陷入局部最优、匹配参数不准确等缺点,且具有一定的抗噪性和实时性。     

采用快速原子分解的电能质量扰动信号参数辨识

采用原子分解能够准确提取电能质量扰动信号的幅值、频率、相位以及扰动起止时刻等特征量。但在原子分解过程中需要作大量的计算,计算速度缓慢。针对这一问题,根据信号的特点采用快速原子分解方法将Gabor原子库分为5层,简化每一层的索引参数。首先利用快速傅里叶变换测出信号的主要频率点和通过小波变换粗提取扰动起止采样点序列,然后将信号依次通过Gabor原子库每一层,从每一层中搜索到对应的最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对最佳匹配原子进行优化,最后转化为衰减正弦量原子,以残余正弦信号的能量作为判断终止条件。算例仿真结果表明,该方法能够准确对电能质量参数进行辨识,并且运算速度有较大提高,验证了所提方法的有效性和实时性。     

遗传优化时频参数的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量暂态扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁灵活提取有效细微特征以及匹配追踪算法计算量大的问题,提出一种应用于电能质量扰动特征参量提取及压缩重构的匹配时频原子框架及其遗传优化改进算法。在Gabor过完备时频原子库离散基础上,采用匹配追踪方法(matching pursuit,MP)对扰动信号进行时频原子自适应分解,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)对时频原子参量进行优化计算,从而降低匹配追踪搜索过程的复杂度,获得最佳匹配电能质量扰动信号特征的时频原子参量化解析表示以及匹配特征重压缩构波形。算例仿真表明,该框架重构信噪比高达50 dB,均方误差数量级为0.001,能量恢复系数达到0.99以上,与小波(包)相比,具有更优良的压缩重构性能及多分辨能力,遗传优化时频参量的改进算法,基本保持了 MP 优良的压缩重构性能,计算复杂度缩减率为95.8%,算法收敛性得到提高,匹配扰动信号计算效率提高80~100倍,满足电能质量扰动分析要求。     

电能质量扰动信号时频原子分解的进化匹配追踪算法

时频原子分解对电能质量扰动信号具有良好的分析效果,但其常用的匹配追踪(MP)算法,存在计算量大、参数空间离散化影响原子匹配性能等不足。基于差分进化,研究了电能质量扰动信号原子分解的进化匹配追踪(EMP)算法,给出了算法流程。针对几种电能质量扰动信号,通过Gabor和衰减正弦量原子分解的30次独立仿真实验,分析了信号长度、噪声等对性能的影响。结果表明,EMP算法与MP相比大大减少了计算耗时且不受信号长度的影响,进一步提高了原子的全局匹配能力,具有很好的抗噪声能力。最后,给出了下一步工作的展望。     

基于PSO-MP算法和RBF神经网络的电能质量扰动识别

准确识别扰动信号类型对分析和治理电能质量问题具有重要意义。文中提出一种基于粒子群优化匹配追踪算法(PSO-MP)和RBF神经网络的电能质量扰动识别方法。首先,构建工频原子库将工频信号提取出来,得到的残余信号能更好地体现扰动信号差异性;再利用PSO优化匹配追踪算法以减小计算量,并结合离散Gabor原子库对残余扰动信号进行稀疏分解,准确提取其原子参数;最后将原子参数以及残余信号在原子上的投影的均值和标准偏差作为特征量,利用RBF神经网络对扰动信号进行识别。仿真算例表明,该方法能够有效地识别几种常见的电能质量扰动,且具有抗噪性能强、计算量小等优点。     

采用改进CPSO动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法EI北大核心CSCD

针对电能质量扰动信号噪声抑制中的难点问题,即有效滤除噪声的同时又能较好地保留信号奇异点信息,提出一种采用改进混沌粒子群(ICPSO)动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法。首先,构建了与电能质量扰动信号时频特征相匹配的过完备原子库,采用正交匹配追踪(OMP)算法求解信号稀疏模型,同时采用ICPSO算法对时频原子匹配过程做进一步优化。然后,以残差比阈值确定迭代终止次数,利用最佳匹配原子和稀疏系数重构原始信号,实现信号去噪的目的。运用文中介绍方法对6种典型的电能质量扰动信号进行去噪处理,并与形态学滤波和小波阈值去噪2种方法进行对比。仿真结果表明,文中方法在有效去除噪声的同时,能完整地保留突变点信息,去噪结果准确性高。     

基于改进量子粒子群优化稀疏分解的局放信号去噪方法

噪声抑制是局放在线监测的关键环节之一。针对局放信号噪声抑制问题,提出一种基于改进量子粒子群优化稀疏分解的局放信号去噪方法。该方法基于信号的稀疏分解思想,构建了仅与局放信号时频特性相匹配的匹配局放信号过完备原子库;基于匹配追踪(MP)算法在该原子库中对染噪局放信号进行最佳匹配原子搜索,并通过改进量子粒子群算法加速搜索进程,同时以残差比阈值作为MP迭代终止条件;基于各次MP迭代搜索得到最佳匹配原子仅可对原始无噪局放信号分量进行稀疏表示,而难以对噪声分量进行表示的原理,实现局放信号稀疏分解去噪目的。运用本文介绍方法对局放仿真信号及实测信号进行了去噪处理,并与基于形态学-小波的局放去噪结果作对比。结果表明,本文介绍方法能有效对局放信号进行去噪处理,去噪结果准确性高且波形无畸变,较好保留局放信号原始特征。     

基于混合小波包的电能质量数据压缩算法

经典小波算法在分解电力系统监测系统的录波数据时,单一小波基难以与电能质量事件复合特征达到最优匹配,为了进一步提高电能质量数据小波压缩算法的效率,本文在单小波分解的基础上,针对电力系统数据特性提出混合小波包算法:首先通过MATLAB仿真产生不同类型的电网故障录波数据,再将仿真数据所对应的熵函数作为遗传算法寻优的代价函数,优化混合小波包基结构,最后利用新算例验证优化好的混合小波包。仿真实验的结果表明本文算法获得的压缩效果优于经典小波压缩算法。     

广域测量系统数据在线无损压缩算法

广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)中,相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)上传数据频率为100Hz,存储占用空间和写入速度对系统要求很高。旋转门(swing door trending,SDT)压缩算法在保留原始数据足够精度的条件下,压缩效率低,Huffman编码压缩计算时间长,难以适应WAMS实时数据的采样速度。文中给出了一种WAMS实时数据在线压缩算法：对原始数据做初等变换,只保存过程数据的增量,浮点(float)型数据分解为单字节存取,用改进的LZW(Lemple-Ziv-Welch)算法实现WAMS过程数据的在线无损压缩。6 000个连续实时数据压缩计算时间为16 ms,压缩比小于30%,可以满足电力系统分析计算对过程数据的要求。工程实践表明,该算法有效可靠,可满足WAMS实时数据的存储要求。     

回溯自适应匹配追踪电能质量信号重构方法

为改善电能质量暂稳态信号重构性能,提出了基于压缩感知理论的回溯自适应匹配追踪的电能质量信号重构方法,对电能质量信号进行处理。在自适应匹配追踪的基础上改变一个回溯步骤,初选出满足条件的候选集,然后在终选步骤中利用回溯功能,剔除系数相对较小的原子,所以该方法能够灵活地删除一些被在初选时被错误选择的原子,有着更好的稀疏信号重构和逼近性能。另外该方法无需先验信号的稀疏度,具有稀疏度自适应能力。仿真实验结果表明,10种电能质量信号的压缩重构精度都在97.63%以上,能量恢复系数要高于99.57%,信噪比高于31.42dB,均方误差百分比在2.31%之内,都能达到很好的性能指标。     

暂态和短时电能质量扰动信号压缩采样与重构方法

为解决传统的电能质量信号采集压缩方法所面临的采样率高、采样资源浪费及硬件实现成本高的问题,根据压缩传感理论首次提出了暂态和短时电能质量扰动信号的压缩采样与重构方法。该方法将电能质量信号由一维信号变换为二维信号,并根据图像可稀疏表示的原理,使用比Nyquist采样数据少60%以上的随机投影采样值重构原始信号,实现了对暂态和短时电能质量测量数据的压缩采样、采样数据空间稀疏基的选取和基于全变分最小化共轭梯度法的信号重构。针对几类常见单一扰动和含有多重扰动的校准源实测信号进行了算法的仿真分析和实验验证。结果表明,所提出的方法在采样率低于Nyquist采样率73%时,单一扰动的重构信号信噪比除暂态脉冲信号外均大于35dB,多重扰动的重构信号信噪比大于22d,满足电能质量分析的要求。     

广义蚁群与粒子群结合算法在电力系统经济负荷分配中的应用

提出了一种结合广义蚁群算法和粒子群算法的优化算法,并将其用于求解复杂的非凸、非线性的电力系统经济负荷分配问题.该结合算法同时具有广义蚁群算法的大规模寻优特性和粒子群算法的较强局部搜索能力,在确保全局收敛性的基础上,能够快速搜索到高质量的优化解.多个算例的仿真结果表明了该结合算法的有效性和可行性.     

Robust estimation of power system harmonics using a hybrid firefly based recursive least square algorithm

This paper presents a new and hybrid algorithm based on Firefly Algorithm (FA) and Recursive Least Square (RLS) for power system harmonic estimation. The hybrid FA–RLS algorithm is developed for estimating harmonics, inter harmonics and sub harmonics from a distorted and noise corrupted power signal. The basic strategy of the proposed algorithm is to integrate FA for getting the optimum initial weights for RLS algorithm that sequentially updates the unknown parameters (weights) of the harmonic signal. Simulation and practical validation is made with experimentation of the algorithms with real time data obtained from a solar connected inverter system. Comparison of results amongst recently proposed Artificial Bee Colony Least Square (ABC–LS), Bacteria Foraging Optimized Recursive Least Square (BFO–RLS) and FA–RLS algorithms reveals that proposed FA–RLS algorithm is the best in terms of accuracy, convergence and computational time.     

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。