压缩感知理论及其电能质量应用与展望

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1、电力系统及其向动化学报2015,01（27）,80-85压缩感知理论及其电能质量应用与展望朱云芳戴朝华陈维荣何正友南交通大学电气工程学院国家轨道交通皇气化与自动化工程技术研宄中心导出/参考文献关注分享收藏打印摘要：压缩感知理论是信号采样与处理领域的热点和前沿，在电能质量检测中具冇很好的应用前景。为此，对压缩感知理论及其电能质量应用与展望进行综述。阐述丫现有电能质量扰动信号采样和分析方法的不足，介绍了稀疏分解与压缩感知的基本概念和发展现状，重点介绍了压缩感知理论的3个基础关键问题:稀疏表示、非相关观测和非线性优化重构；同时，着重介绍了时频原子稀疏分解和压缩感

2、知理论在电力系统电能质量扰动信号中的应用现状。最后，给出了电能质量扰动信号稀疏分解和压缩感知理论的下一步研宂展望。关键词：电能质量扰动信号;稀疏分解;压缩感知;综述;作者简介：朱云芳（1973—），女,硕士，副教授,研究方向为现代信号分析与处理、贺能信息处理及其在电力系统和轨道交通屮的应用。Email:zyfdch@126.com作者简介：戴朝华（1973—），男，博士，副教授，研允方向为智能电网运行优化、电能质量、智能信息处理等。Email:daichaohua@swjtu.edu.cn作者简介：陈维荣（1965—），男，博士,教授,博士生导师，研究方向

3、为新能源发电技术、电力系统及其自动化、铁道电气化、智能信息处理等。Email:wrchen@swjtu.edu.cn收稿日期：2013-01-29PresentStatusandProspectonCompressedSensinginPowerSystemsZHUYunfangDAIChaohuaCHENWeirongHEZhengyouSchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity;Abstract：Compressedsensingisahottopicandfrontierofsi

4、gnalsamplingandprocessing,anditperformsgoodprospectinpowerqualitydetection.Thepaperpresentsasurveyofpresentstatusandprospectoncompressedsensinginpowersystems.Afterpointingouttheshortcomingsoftheexistingsamplingandanalysismethodsforpowerqualitydisturbancesignals，thesignalsparsedeco

5、mpositionandcompressedsensingaresurveyed,includingtheirbasicconceptsandcurrentstatus.Especially,threecrucialissuesofcompressedsensingtheoremareintroduced,i.e.,sparserepresentation,incoherentmeasurementandnonlinearreconstruction.Moreover,theapplicationstatusofthetime-frequencyatoms

6、sparsedecompositionandcompressedsensingtheoryinpowersystemarepresented.Finally,thefutureresearchprospectsonthesparsedecompositionandcompressedsensingofthepowerqualitydisturbancesignalsarcintroduced.Keyword：powerqualitydisturbancesignal;sparsedecomposition;compressedsensing;survey;

7、Received：2013-01-29电力系统电能质量对生产、社会和经济影响很大，一直备受工程学术界、电力用户和电力公司的关注。随着电网中大量电力电子设备和非线性负荷的应用，使得电能质量问题日益突出，对电能质量进行有效监测和分析愈显重要［1-3］。现有的电能质量监测系统都基于Nyquist釆样定理，一方面，要求采样速度快，特别是对于高次谐波和各种瞬态扰动，要求采样间隔达毫秒其至微秒级，硬件要求较高;另一方面，大量的数据，给信号分析与处理带来Y极大挑战，同时为了存储和传输，还需要大量压缩编码计算［4,5］，数据利用率及效率低［6］。对于电能质量扰动信号分析，

8、现有方法主要有傅里叶变换、小波变换、S变换、Hilbert-Hua