发明名称 基于小波分析的绝缘子污闪泄漏电流信号稀疏表示方法
摘要 本发明公开了电力系统信号处理技术领域中的一种基于小波分析的绝缘子污闪泄漏电流信号稀疏表示方法。包括采用sym8正交小波基为稀疏基Ψ,构造小波稀疏变换正交矩阵<img file="DDA0000416133090000011.GIF" wi="70" he="71" />并求出原始泄漏电流信号的稀疏度K;构造高斯随机矩阵Φ,将其作为观测矩阵,根据稀疏度K计算测量数M,由稀疏表示方程获得测量向量y和传感矩阵Θ;由测量向量y和传感矩阵Θ在OMP算法下重构原始泄漏电流信号。本发明不但降低了传感器采样频率的要求,而且在不影响信号质量的前提下提高了信号的采集和重构速度,同时保证了重构的准确性。
申请公布号 CN103558498B 申请公布日期 2016.02.24
申请号 CN201310576376.2 申请日期 2013.11.18
申请人 华北电力大学 发明人 李国栋;刘琳;黄琳华;宋志新;李小龙;纪磊;周咪娜;刘雪芬
分类号 G01R31/02(2006.01)I 主分类号 G01R31/02(2006.01)I
代理机构 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人 张文宝
主权项 一种基于小波分析的绝缘子污闪泄漏电流信号稀疏表示方法,其特征是所述方法包括:步骤1:选择稀疏基并计算原始泄漏电流信号的稀疏度;步骤2:构造高斯随机矩阵Φ,并计算测量向量y和传感矩阵Θ;步骤3:利用测量向量y和传感矩阵Θ重构原始泄漏电流信号;所述步骤2包括:步骤21:根据原始泄漏电流信号的稀疏度K计算测量数M;M为距离Klog(N/K)最近的正整数,采用如下公式计算:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>M</mi><mo>=</mo><mo>{</mo><mtable><mtr><mtd><mrow><mo>&lsqb;</mo><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&rsqb;</mo><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>&lsqb;</mo><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&rsqb;</mo><mo>&le;</mo><mn>0.5</mn></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>&lsqb;</mo><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&rsqb;</mo><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>&lsqb;</mo><mi>K</mi><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>K</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&rsqb;</mo><mo>&gt;</mo><mn>0.5</mn></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow>]]></math><img file="FDA0000821746880000011.GIF" wi="1207" he="143" /></maths>其中,[Klog(N/K)]是Klog(N/K)的取整运算,即当Klog(N/K)比其取整结果大0.5时,说明Klog(N/K)距离[Klog(N/K)]+1更近;反之,说明Klog(N/K)距离[Klog(N/K)]更近;步骤22:构造阶数为M×N的高斯随机矩阵Φ,且高斯随机矩阵Φ与稀疏基矩阵Ψ不相关;步骤23:根据公式y=Φf计算测量向量y;其中,f为原始泄漏电流信号;步骤24:根据公式Θ=ΦΨ计算传感矩阵Θ;其中,Ψ为稀疏基矩阵;所述步骤3包括:步骤31:分别设定冗余向量初始值γ<sub>0</sub>、索引集合初始值Λ<sub>0</sub>和初始迭代次数t;其中,冗余向量初始值γ<sub>0</sub>=y;索引集合初始值Λ<sub>0</sub>为空集;初始迭代次数t=0;步骤32:根据公式<img file="FDA0000821746880000021.GIF" wi="337" he="110" />计算索引值δ<sub>t</sub>,并令Λ<sub>t</sub>=Λ<sub>t‑1</sub>∪{δ<sub>t</sub>};其中,u<sub>j</sub>为相关系数且u<sub>j</sub>=|&lt;γ<sub>t</sub>,θ<sub>j</sub>&gt;|;θ<sub>j</sub>为传感矩阵Θ的第j列列向量;N为原始泄露电流信号的长度;步骤33:根据公式<img file="FDA0000821746880000022.GIF" wi="441" he="94" />计算使残差y‑Θx<sub>i</sub>最小时的信号估计值<img file="FDA0000821746880000023.GIF" wi="85" he="69" />其中,x<sub>i</sub>为<img file="FDA0000821746880000024.GIF" wi="142" he="64" />时的原始泄露电流信号;步骤34:根据公式<img file="FDA0000821746880000025.GIF" wi="241" he="70" />计算第t次迭代的冗余向量γ<sub>t</sub>;步骤35:判断t&lt;2×K是否成立,如果t&lt;2×K,则令t=t+1,返回步骤32;否则,执行步骤36;步骤36:将<img file="FDA0000821746880000026.GIF" wi="41" he="55" />和小波稀疏变换正交矩阵<img file="FDA0000821746880000027.GIF" wi="42" he="58" />的逆矩阵<img file="FDA0000821746880000028.GIF" wi="51" he="61" />做逆小波变换得到重构的时域信号<img file="FDA0000821746880000029.GIF" wi="79" he="77" />
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