基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106546846A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201610910922.5(22)申请日2016.10.18(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人杨挺盆海波王林林黄志勇李洋(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李林娟(51)Int.Cl.G01R31/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图10页(54)发明名称基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置(57)摘要本发明公开了一种基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置，装置包括：信号调理模块采用电压互感器或电流互感器与电网连接并将电力系统中的电能质量信号接入，并通过抗混叠低通滤波器滤出干扰高频信号；信号采样模块对m路观测信号进行多通道同步采样转换，并以数字输入的形式进入信号处理分析模块；数字信号进入以ARM管理控制功能和DSP计算分析功能的信号处理分析模块中，进行傅里叶变换，得到复矩阵；抽取复矩阵中两路观测信号的频谱幅值，组成频谱散点图，根据直线方向确定源信号个数，使用聚类方法估计出混合矩阵，使用CoSaMP算法重构出各个源信号；将结果存储并输出显示源信号数目估计值、估计混合矩阵、分离的各个源信号。CN106546846ACN106546846A权利要求书1/1页1.一种基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置，所述装置包括：信号调理模块，信号采样模块，信号处理分析模块，其特征在于，信号调理模块，采用电压互感器或电流互感器与电网连接并将电力系统中的电能质量信号接入，并通过抗混叠低通滤波器滤出干扰高频信号；信号采样模块，用于对m路观测信号进行多通道同步采样转换，并以数字输入的形式进入信号处理分析模块；信号处理分析模块：数字信号进入以ARM管理控制功能和DSP计算分析功能的计算分析模块中，进行傅里叶变换，得到复矩阵；抽取复矩阵中两路观测信号的频谱幅值，组成频谱散点图，根据直线方向确定源信号个数n，并使用聚类方法估计出混合矩阵，最后使用CoSaMP算法重构出各个源信号；将结果存储并输出显示源信号数目估计值、估计混合矩阵、分离的各个源信号；其中，该装置中信号处理分析模块的具体实施过程步骤如下：T1)：初始化，输入m路观测信号H(t)＝[h1(t),h2(t),…hm(t)]；2)：对于m路中两路观测信号进行傅里叶变换，得到两个二维复矩阵，其行对应频率值，列对应采样时间段，矩阵元素对应频谱幅值；抽取这两个复矩阵中相同列对应的频谱幅值，组成频谱散点图；依据散点图中直线方向估计得到源信号个数n；3)：随机选择n点作为初始聚类中心，计算每个对象与中心对象的距离，依据邻近原则，选择最近的中心归类；4)：求出每一类的中心，重新确定聚类中心位置，若聚类中心发生变化，则重新根据邻近原则，选择最近的中心归类；若聚类中心收敛，则下一步并输出混合矩阵；5)：混合矩阵构造测量矩阵，结合压缩采样匹配追踪恢复算法恢复出各个源信号O(t)T＝[o1(t),o2(t),…on(t)]，算法结束。2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置，其特征在于，信号采样模块中的m路观测信号与信号处理分析模块估计出的源信号个数n之间的关系：m<n。3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置，其特征在于，将欠定盲源信号分离模型中的混合矩阵A与压缩感知理论模型中的测量矩阵Φ对应，观测信号H(t)与测量向量y对应，因此欠定盲源信号分离模型可在压缩感知框架下进行求解；获得电能质量信号分离检测问题就通过求解最小l0范数的最优化问题来实现。2CN106546846A说明书1/8页基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置技术领域[0001]本发明涉及压缩感知盲源信号分离检测领域，尤其涉及一种基于压缩感知盲源信号分离技术的电能质量信号检测装置。背景技术[0002]随着信息化的快速发展，电力系统的智能化程度不断提高。一方面，作为信息获取部分，感知层包含成百上千个传感器的异构传感器网，造成数据规模巨大，会产生海量的数据。与此同时，电力系统的数据处理单元需要实时、高效处理大量数据。另外一方面，由于接入电网的各种分布式电源、非线性负荷等使得电能质量污染问题日益严重，作为电能质量问题主要方面的电能质量信号的检测和治理是电网智能化面临的关键问题。随着电网的智能化发展，电网中海量电能质量信号数据的采样传输和各个组成源信号分离检测问题日益凸显，传统数据采样方法均以奈奎斯特(Nyquist)采样定理基础，但由于实际环境复杂，信号的采样频率高，造成采样端存储和传输压力大。发明