申请/专利权人：国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司;国家电网公司

申请日：2018-01-12

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN108287279B

主分类号：G01R31/00(20060101)

分类号：G01R31/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2018.08.10#实质审查的生效;2018.07.17#公开

摘要：本发明涉及电力技术领域，提供一种直流电能质量扰动检测方法及装置。该检测方法首先从原始信号中分离出直流分量以获得残差信号，然后利用粒子群优化匹配追踪算法确定匹配扰动原子库，并从匹配扰动原子库中获得与残差信号最匹配的匹配扰动原子，从残差信号中分离出扰动分量并更新残差信号，随后通过迭代，从残差信号中分离出匹配扰动分量，并在满足预设条件时结束迭代，最后获得表征原始信号中电能质量扰动至少一个匹配扰动分量。该检测方法可以准确检测出原始信号中表征不同扰动类型的扰动分量，进而在此基础上对直流电能质量进行分析评价，有利于直流配电网的推广普及。

主权项：1.一种直流电能质量扰动检测方法，用于检测直流电能质量扰动，其特征在于，包括：从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号；利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库；获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新，包括：获得所述匹配扰动原子库的匹配特征量参数；将所述匹配特征量参数离散化，确定参数搜索范围；在所述参数搜索范围内利用所述粒子群优化匹配追踪算法搜索确定所述匹配扰动原子；基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新；返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束；将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为所述原始信号中的电能质量扰动；其中，所述从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号之后，所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库之前，所述方法还包括：计算获得所述直流分量的能量以及所述残差信号的能量；判断所述直流分量的能量与所述残差信号的能量间的比值是否超过第一预设阈值；所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库，包括：在判断结果为否时，利用所述粒子群优化匹配算法计算所述残差信号与所述每个扰动原子库的内积值，获得所述至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的所述最大内积值所对应的所述扰动原子库为所述匹配扰动原子库；在利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库中的每个扰动原子库的内积值之前，所述方法还包括：确定所要分析的扰动分量的类型，根据扰动分量的类型构建用于检测并分离扰动分量的至少一个扰动原子库，所述至少一个扰动原子库包括：用于表征类直流扰动的类直流原子库、用于表征暂态扰动的动态原子库以及用于表征振荡扰动的波纹原子库。

全文数据：直流电能质量扰动检测方法及装置技术领域[0001]本发明涉及电力技术领域，具体而言，涉及一种直流电能质量扰动检测方法及装置。背景技术[0002]随着国民经济各个部门电气化、工业化程度越来越高，新技术、新产业不断增加，电力系统互联程度也不断提升。与此同时，新型设备的运行控制也会给系统带来种种干扰，影响电力用户的用电质量，危害电力设备的正常工作。所以，电能质量问题从电力发展以来就一直受到各电力部门的关注，推进新技术、新型电力设备应用及确保供电质量二者间的平衡，仍是当前电力行业需要面对的重要问题。[0003]新用电环境下分布式电源和电力电子设备的普及应用更为迫切，越来越多的直流设备接入电网，日常生活中直流用电设备增多或含直流环节的用电设备增多，用户的用电形式渐渐发生改变。而且，分布式光伏电源等新能源的大规模发展给传统配电网引入了大量电力电子器件，这不可避免的会引起电网的电能质量问题，对电力系统稳定运行极其不利。另外，重要负荷、敏感负荷及非线性负荷等在电网中比重日益增多，因而传统交流配电方式面临一系列电能质量问题现象加剧，为改善这一系列问题，直流配电网概念被提出。直流配电网具有电网线损小，可靠性高、无需相频控制、接纳分布式电源能力强等特点。[0004]然而，在现有技术中，对于直流配电网中电能质量的扰动缺乏有效的检测方法，从而难以对直流配电网中的直流电能质量进行全面有效的分析，不利于直流配电网的推广。发明内容[0005]有鉴于此，本发明实施例提供了一种直流电能质量扰动检测方法及装置，以改善现有技术中对直流电能质量扰动缺乏有效的检测手段的问题。[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0007]第一方面，本发明实施例提供一种直流电能质量扰动检测方法，用于检测直流电能质量扰动，包括：[0008]从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得原始信号中包含有扰动分量的残差号；[0009]利用粒子群优化匹配追踪算法计算残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库；[0010]获得匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于匹配扰动原子提取并分离出残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对残差信号进行更新；[0011]返回并迭代执行利用粒子群优化匹配追踪算法计算残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束；[0012]将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为原始信号中的电能质量扰动。[0013]第二方面，本发明实施例提供一种直流电能质量扰动检测装置，用于检测直流电能质量扰动，包括：[0014]直流分量提取模块，用于从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得原始信号中包含有扰动分量的残差信号；[0015]匹配追踪模块，用于利用粒子群优化匹配追踪算法计算残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库；[0016]扰动分量提取模块，用于获得匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于匹配扰动原子提取并分离出残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对残差信号进行更新；[0017]迭代模块，用于返回并迭代执行利用粒子群优化匹配追踪算法计算残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束；[0018]结果确定模块，用于将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为原始信号中的电能质量扰动。[0019]本发明实现的有益效果:本发明实施例提供的一种直流电能质量扰动检测方法及装置以检测直流电能质量扰动，首先从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量获得残差信号，然后利用粒子群优化匹配追踪算法确定之至少一个扰动原子库中的匹配扰动原子库，并进一步从匹配扰动原子库中获得与残差信号匹配程度最高的匹配扰动原子，基于匹配扰动原子从残差信号中分离出匹配扰动分量从而更新残差信号，基于更新后的残差信号迭代执行上面的步骤，不断从残差信号中分离出匹配扰动分量，并在满足预设条件时结束迭代过程，最后获得至少一个匹配扰动分量，该至少一个匹配扰动分量表征的就是原始信号中的电能质量扰动。从而，通过本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法及装置，可以准确检测出原始信号中表征不同扰动类型的扰动分量，进而在此基础上对直流配电网中的直流电能质量进行全面有效的分析评价，有利于直流配电网的推广普及。[0020]为使本发明的上述目的、技术方案和有益效果能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0022]图1示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；[0023]图2示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的流程图；[0024]图3示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的步骤Sl的流程图；[0025]图4示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的步骤S3的流程图；[0026]图5示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测装置的功能模块图。具体实施方式[0027]下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0029]图1示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。参照图1，电子设备100包括存储器102、存储控制器104,一个或多个（图中仅示出一个处理器106、外设接口108、射频模块110、音频模块112、显示单元114等。这些组件通过一条或多条通讯总线信号线116相互通讯。[0030]存储器102可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的直流电能质量扰动检测方法及装置对应的程序指令模块，处理器106通过运行存储在存储器102内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法及装置。[0031]存储器102可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。处理器106以及其他可能的组件对存储器102的访问可在存储控制器104的控制下进行。[0032]外设接口108将各种输入输出装置耦合至处理器106以及存储器102。在一些实施例中，外设接口108，处理器106以及存储控制器104可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。本发明实施例中，鼠标、键盘等外部设备可以通过外设接口108耦合至处理器106以及存储器102。[0033]射频模块110用于接收以及发送电磁波，实现电磁波与电信号的相互转换，从而与通讯网络或者其他设备进行通讯。[0034]音频模块112向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。[0035]显示单元114在电子设备100与用户之间提供一个显示界面。具体地，显示单元114向用户显示视频输出，这些视频输出的内容可包括文字、图形、视频及其任意组合。[0036]可以理解，图1所示的结构仅为示意，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。在本发明实施例中，电子设备100可以为智能手机、台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能穿戴设备、智能车载设备等设备。[0037]第一实施例：[0038]本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法用于检测直流配电网中的直流电能质量扰动，图2示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的流程图。参照图2,该检测方法包括：[0039]步骤SI:从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号。[0040]直流配电网中用于电能传输的直流电能信号为需要分析的信号，对直流电能信号进行采样，获得待检测的原始信号，为后面阐述方便，假设采样频率为fs，采样长度为N。原始信号中除了用于输送电能的直流分量外，还可能含有多种扰动分量，这些扰动分量将对直流电能质量造成负面影响，本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法即是要从原始信号中分离出扰动分量以分析原始信号的成分，评估扰动分量对于直流电能质量的影响。在步骤Sl中，首先从原始信号中将直流分量提取并分离，以获得剩余的包含有多种扰动分量的残差信号，在后续步骤中再进一步从残差信号中分离出扰动分量。[0041]图3示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的步骤Sl的流程图.参照图3,步骤Sl可以包括：[0042]步骤S10:确定直流原子库中的与所述直流分量匹配程度最高的匹配直流原子。[0043]在信号处理技术领域的原子分解技术中，将针对某类型信号专门构建的原子库称为相关原子库，显然本发明实施例提供的直流原子库以及后面将要提到的扰动原子库均属于相关原子库，因此可以采用原子分解技术中的相关方法。[0044]假设原始信号为ft，原始信号中的直流分量为f“t，构造直流原子库，将其中的原子定义为：[0046]式⑴中,K1为使的归一化系数，鹆为相位，同时约也是直流原子库的特征量参数。将釣离散化：[0049]直流原子库中的每个直流原子的特征量参数蚵根据式（2、（3取不同的值。令注意此处不表示求导数），则有：[0051]计算原始信号与直流原子库中各直流原子的内积值，将最大内积值所对应直流原子确定为匹配直流原子，上述过程也可以描述为在离散化后的約中搜索使得内积值最大的釣，将取最大内积值时的濟所对应的直流原子确定为匹配直流原子。[0052]步骤S11:基于所述匹配直流原子提取并分离出所述直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号。[0053]确定出匹配直流原子后，从原始信号中提取出的直流分量为：为简便描述，在式5中用glt表示匹配直流原子。将直流分量从原始信号中分离后可获得残差ί目号：[0055]r⑴=ft-fit6从而可以在后续步骤中进一步从残差信号中提取扰动分量。[0056]在直流电能质量较好时，原始信号中并不存在明显的扰动分量，此时计算出的残差信号的能量相对于原始信号的能量是非常小，在这种情况下为节约计算资源可以不进行后续检测，仅在原始信号中存在较为明显的扰动分量时才进行检测。作为本发明实施例的一种可选的实施方式，在步骤Sl执行完毕之后，步骤S2开始执行之前，计算直流分量的能量以及残差信号的能量，计算直流分量的能量与残差信号的能量的比值，判断该比值是否超过第一预设阈值，如果超过第一预设阈值，表明残差信号能量较小，此时可以不进行扰动分量的检测，节约计算资源;如果未超过第一预设阈值，表明残差信号中存在不能忽略的扰动分量，此时执行步骤S2以及之后的步骤，进行扰动分量的检测。显然，计算原始信号的能量与残差信号的能量的比值，或者计算原始信号的能量与直流分量的能量的比值都是可以的，只需要相应地调整第一预设阈值的取值以及判断逻辑就可以了。[0057]步骤S2:利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库。[0058]在开始执行步骤S2之前，先确定所要分析的扰动分量的类型，根据扰动分量的类型构建用于检测并分离扰动分量的至少一个扰动原子库。[0059]在本发明实施例的一种可选的实施方式中，构建的扰动原子库包括用于表征类直流扰动的类直流原子库、用于表征暂态扰动的动态原子库以及用于表征振荡扰动的波纹原子库。[0060]由直流配电网配电设备故障引起的直流电压暂降、电压暂升、电压中断都可归为类直流扰动。将类直流原子库中的原子定义为：[0062]式⑺中，K2为使IIg2tII=1的归一化系数，妁为扰动的初始相位，P2为衰减系数，用于描述扰动恢复时的暂态过程，为扰动的起始时间，为扰动的结束时间，U⑴为阶跃函数。类直流原子库的特征量参数为[0063]将釣离散化：[0066]将各个特征量参数离散化：[0071]式（12、（13中，分别原始信号中为与扰动起止时刻吋应的扰动起始点和终止点。[0072]类直流原子库中的每个扰动原子的初始相位朽根据式8、（9取不同的值，特征量参数根据式1〇—（13取不同的值。[0073]直流配电网中的动态电压暂升以及动态电压暂降都可归为暂态扰动。将动态原子库中的原子定义为：[0075]式（14中，K3为使的归一化系数，衰减系数P3'以及P3"表征电压暂升时上升、恢复的速度，或者表征电压暂降时下降、恢复的速度，P3P3〃表不发生电压暂降，P3^p，表示发生电压暂升，为扰动的起始时间，为扰动的结束时间，Ut为阶跃函数。类直流原子库的特征量参数为[0076]特征量参数的离散化方式和类直流原子库的特征量参数的离散化方式类似，此处不再详细阐述。动态原子库中的每个扰动原子的特征量参数I取离散化后的不同的值。[0077]直流配电网中的电压谐波、间谐波、衰减振荡以及发散振荡等电能质量扰动可归为振荡扰动。将波纹原子库中的原子定义为：[0079]式（15中，K4为使IIg3⑴II=1的归一化系数，ω4为波纹角频率，終为扰动的初始相位，衰减系数Ρ4表征振荡衰减的速度，为扰动的起始时间，为扰动的结束时间，ut为阶跃函数。类直流原子库的特征量参数为[0080]将波纹角频率ω4离散化：[0083]其他特征量参数的的离散化方式和类直流原子库的特征量参数的离散化方式类似，此处不再详细阐述。波纹原子库中的每个扰动原子的特征量参数取离散化后的不同的值。[0084]可以理解，扰动原子库包括但不限于上述三种相关原子库，可以根据要检测的扰动分量的具体特征确定相应的扰动原子库。[0085]在步骤S2中，利用粒子群优化匹配追踪算法依次计算残差信号与上述三个扰动原子库的内积值，也即是残差信号与扰动原子库中的每个扰动原子的内积值，将获得的多个内积值中的最大内积值对应的扰动原子所在的扰动原子库确定为匹配扰动原子库。[0086]上述过程也可以描述为利用粒子群优化匹配追踪算法在各扰动原子库离散化后的特征量参数中搜索一组使得内积值最大的匹配特征量参数，将取最大内积值时的匹配特征量参数所对应的扰动原子所在的扰动原子库确定为匹配扰动原子库。在本发明实施例的一种可选的实施方式中，在开始搜索之前，先对残差信号进行离散傅里叶变换获得其信号频谱，然后确定该信号频谱中能量最大位置所对应的频率值为中心频率值，以中心频率值为中心，确定一个较小的搜索范围（相对于扰动原子库中特征量参数最初离散化后的取值范围较小），用以搜索波纹原子库中的波纹角频率参数，以减小运算量，并使粒子群优化匹配追踪算法更快收敛。[0087]在利用粒子群优化匹配追踪算法之前，首先要对算法进行初始化。初始化过程包括初始化相关的算法参数，例如种群规模和数组变量等参数，而算法中粒子的速度和位置是在粒子的定义区间内由随机函数生成。初始化过程还包括将每个扰动原子库的特征量参数确定为粒子群优化匹配算法的待寻优粒子，将残差信号与每个扰动原子库的内积值确定为算法中用于评价所述待寻优粒子匹配程度的适应度值，该内积值为：[0088]，m=2,3,418粒子群优化匹配追踪算法是一种现有算法，确定了该算法的算法参数、待寻优粒子以及适应度值之后，利用粒子群优化匹配追踪算法进行粒子寻优，可以获得一组最优粒子，即匹配特征量参数，同时基于匹配特征量参数可以确定相应的匹配扰动原子库。[0089]步骤S3:获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新。[0090]可以将步骤S2中获得的与匹配特征量参数对应的扰动原子作为匹配扰动原子，基于匹配扰动原子可以从残差信号中提取出相应的匹配扰动分量并更新残差信号以便进行迭代，具体而言，如果匹配扰动原子是类直流原子库中的扰动原子g2t，则提取出的匹配扰动分量为类直流扰动分量：[0091]f2t=g2⑴（19[0092]而残差信号的更新方式为（等式右侧为更新前的残差信号，左侧为更新后的残差信号）：[0093]r⑴=rt_f2t20[0094]如果匹配扰动原子是动态原子库中的扰动原子g3t，则提取出的匹配扰动分量为暂态扰动分量：[0095]ftt=g3⑴（21[0096]而残差信号的更新方式为：[0097]r⑴=rt_f3t22[0098]如果匹配扰动原子是波纹原子库中的扰动原子g4t，则提取出的匹配扰动分量为振荡扰动分量：[0099]f4t=Crt，g4⑴g4⑴（23[0100]而残差信号的更新方式为：[0101]r⑴=rt-f4t24[0102]进一步地，在某些特别注重扰动分量检测精度的应用场景中，为获得更精确地匹配结果，在确定出匹配扰动原子库后，还可以将匹配特征量参数重新离散化，在重新离散化后特征量参数取值范围内进行特征量参数的进一步细搜索，确定一组相较于匹配特征量参数更优的特征量参数，以此确定相应的匹配扰动原子，其搜索方法仍然可以采用步骤S2中的粒子群优化匹配追踪算法。[0103]图4示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法的步骤S3的流程图。参照图4,步骤S3可以包括：[0104]步骤S30:获得所述匹配扰动原子库的匹配特征量参数。[0105]将步骤S2中获得的匹配特征量参数记为[0106]步骤S31:将所述匹配特征量参数离散化，确定参数搜索范围。[0107]将步骤S30中获得的匹配特征量参数取整，得到，并在此基础上重新离散化匹配特征量参数，离散化后的参数搜索范围可以是显然上述参数搜索范围仅为示例，不构成对本发明保护范围的限制。[0108]步骤S32:在所述参数搜索范围内利用所述粒子群优化匹配追踪算法搜索确定所述匹配扰动原子。[0109]重新离散化后的匹配特征量参数对应于基于匹配扰动原子库生成的一个新的小规模扰动原子库。将重新离散化后的匹配特征量参数作为待寻优粒子，将残差信号与上述小规模扰动原子库中的扰动原子的内积值作为适应度值，利用粒子群优化匹配追踪算法在步骤S30确定的参数搜索范围内进行细搜索，进一步确定一组相较于匹配特征量参数更优的特征量参数。将该组参数对应的扰动原子确定为匹配扰动原子。[0110]步骤S33:基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新。[0111]步骤S33的内容在上面阐述步骤S3时已经阐述，此处不再重复阐述。[0112]步骤S4:返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束。[0113]在步骤S3执行完毕后，已经提取并出一种扰动分量，但通常残差信号中包含多种扰动分量，因此需要反复执行步骤S2以及步骤S3,才能实现对于原始信号中电能质量扰动的全面分析。在步骤S4中判断是否满足预设迭代终止条件，若不满足该条件，则返回步骤S2开始迭代;若满足该条件，则迭代结束执行步骤S5。[0114]迭代终止条件可以是基于迭代次数的条件，例如每迭代一次将当前迭代次数累加1，直至当前迭代次数超过预设迭代次数时迭代结束。一般而言，迭代数次之后，残差信号的能量已经很小，其中即使有扰动分量，对于直流电能质量的影响也已经很微小，没有必要继续迭代下去。[0115]迭代终止条件也可以时基于残差信号能量的条件，例如计算原始信号的能量与步骤S3中更新后的残差信号的能量的比值，如果比值超过第二预设阈值，表明残差信号的能量已经很小了，其中即使有扰动分量，对于直流电能质量的影响也已经很微小，没有必要继续迭代下去。[0116]在本发明实施例中，将上述两种判断方式以“或”关系结合，只要满足其中一个条件即终止迭代，以避免无意义地占用计算资源，同时加快检测速度。显然，在具体实施时，也可以根据需求选择上述两种判断条件中的其中一种作为迭代终止条件，同时根据需求设定预设迭代次数或者第二预设阈值。[0117]步骤S5:将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为所述原始信号中的电能质量扰动。[0118]每次迭代步骤检测出一个匹配扰动分量，在迭代结束时共检测出至少一个匹配扰动分量，该至少一个匹配扰动分量可以表征原始信号中的电能质量扰动，可以进一步基于这些扰动分量分析原始信号中的直流电能质量。[0119]综上所述，本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测方法通过利用粒子群优化匹配追踪算法将原始信号的残差信号与类直流原子库、动态原子库以及波纹原子库中的扰动原子进行匹配，从而确定出匹配扰动原子，进而分离出残差信号中的扰动分量，以实现对于不同类型的扰动分量的检测，从而可以在此基础上实现对于直流电能质量的全面分析，有利于直流配电网的推广。同时，在检测过程中，如果有必要的话，还可以通过对匹配特征量参数的重新离散化，进一步提高检测精度。[0120]第二实施例：[0121]图5示出了本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测装置的功能模块图。参照图5，直流电能质量扰动检测装置200可以检测直流电能质量扰动，该装置包括:直流分量提取模块210、匹配追踪模块220、扰动分量提取模块230、迭代模块240以及结果确定模块250。[0122]其中，直流分量提取模块210用于从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号；匹配追踪模块220用于利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库;扰动分量提取模块230用于获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新;迭代模块240用于返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束;结果确定模块250用于将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为所述原始信号中的电能质量扰动。[0123]本发明实施例提供的直流电能质量扰动检测装置200,其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。[0124]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。[0125]本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和或流程图中的每个方框、以及框图和或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。[0126]另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。[0127]所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器R0M，Read—OnlyMemory、随机存取存储器RAM，RandomAccessMemory、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0128]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0129]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.一种直流电能质量扰动检测方法，用于检测直流电能质量扰动，其特征在于，包括：从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差号；利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库；获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新；返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束；将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为所述原始信号中的电能质量扰动。2.根据权利要求1所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库，包括：获得所述残差信号的中心频率值；基于所述中心频率值，利用所述粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与所述每个扰动原子库的内积值，获得所述至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的所述最大内积值所对应的所述扰动原子库为所述匹配扰动原子库。3.根据权利要求2所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述获得所述残差信号的中心频率值，包括：利用快速傅里叶变换计算获得所述残差信号的信号频谱；确定所述信号频谱中能量最大位置所对应的频率值为所述中心频率值。4.根据权利要求3所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述从获得所述信号频谱中能量最大位置所对应的频率值之后，所述基于所述频率值，利用所述粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与所述每个扰动原子库的内积值，获得所述至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的所述最大内积值所对应的所述扰动原子库为所述匹配扰动原子库之前，所述方法还包括：初始化所述粒子群优化匹配追踪算法的算法参数；将所述每个扰动原子库的特征量参数确定为所述粒子群优化匹配算法的待寻优粒子；将所述残差信号与所述每个扰动原子库的内积值确定为所述粒子群优化匹配算法中用于评价所述待寻优粒子匹配程度的适应度值。5.根据权利要求1所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号之后，所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库之前，所述方法还包括：计算获得所述直流分量的能量以及所述残差信号的能量；判断所述直流分量的能量与所述残差信号的能量间的比值是否超过第一预设阈值；所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库，包括：在判断结果为是时，利用所述粒子群优化匹配算法计算所述残差信号与所述每个扰动原子库的内积值，获得所述至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的所述最大内积值所对应的所述扰动原子库为所述匹配扰动原子库。6.根据权利要求1所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号，包括：确定直流原子库中的与所述直流分量匹配程度最高的匹配直流原子；基于所述匹配直流原子提取并分离出所述直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号。7.根据权利要求1所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新，包括：获得所述匹配扰动原子库的匹配特征量参数；将所述匹配特征量参数离散化，确定参数搜索范围；在所述参数搜索范围内利用所述粒子群优化匹配追踪算法搜索确定所述匹配扰动原子；基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新。8.根据权利要求1所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库中的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束，包括：计算获得所述原始信号的能量以及所述残差信号的能量；获得当前迭代次数；判断所述原始信号的能量与所述残差信号的能量间的比值是否超过第二预设阈值，或判断所述当前迭代次数是否超过预设迭代次数；在为是时，返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库中的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，并更新所述当前迭代次数；在为否时，迭代结束。9.根据权利要求1一8中任一权项所述的直流电能质量扰动检测方法，其特征在于，所述至少一个扰动原子库包括：用于表征类直流扰动的类直流原子库、用于表征暂态扰动的动态原子库以及用于表征振荡扰动的波纹原子库。10.—种直流电能质量扰动检测装置，用于检测直流电能质量扰动，其特征在于，包括：直流分量提取模块，用于从待检测的原始信号中提取并分离出直流分量，获得所述原始信号中包含有扰动分量的残差信号；匹配追踪模块，用于利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库；扰动分量提取模块，用于获得所述匹配扰动原子库中的匹配扰动原子，基于所述匹配扰动原子提取并分离出所述残差信号中的与该匹配扰动原子相对应的匹配扰动分量，并对所述残差信号进行更新；迭代模块，用于返回并迭代执行所述利用粒子群优化匹配追踪算法计算所述残差信号与至少一个扰动原子库的中的每个扰动原子库的内积值，获得至少一个内积值，确定所述至少一个内积值中的最大内积值所对应的扰动原子库为匹配扰动原子库的步骤，直至满足预设迭代终止条件，迭代结束；结果确定模块，用于将迭代结束后获得的至少一个匹配扰动分量确定为所述原始信号中的电能质量扰动。

百度查询： 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司;国家电网公司 直流电能质量扰动检测方法及装置

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD