基于双指数函数拟合的冲击波形参数提取算法

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1、2000年6月高电压技术第26卷第3期·31·基于双指数函数拟合的冲击波形参数提取算法ADoubleExponentialFunctionFittingAlgorithmforImpulseParameterEvaluation西安交通大学(西安710049)郝艳捧王国利李彦明谢恒摘要提出了基于双指数函数拟合的冲击波形参数提取算法,该算法可自动对雷电冲击全波及操作波进行类型判别1算法原理和参数提取。还研究了使用该算法软件时记录仪参数设置对1.1双指数函数拟合波形参数的影响,验证了其稳定性。AbstractStudiedanalgorithmtha

2、tisbasedondouble-ex-在双指数模型下,时间离散的雷电全波和操作ponentialfittingandusedfortheextractionoffulllightning波的标准形式为:andswitchingimpulseparameters.Resultsshowthatthe-
t(n-n0)-
t(n-n0)A[e-e](1)algorithmcanautomaticallyjudgethetypesoftheimpulse式中,
、
分别波尾、波前时间常数的倒数;A为幅waveformsanddeterminethep

3、arameters.Moreovertheef-fectofsettingsofthedigitalrecorderonthedetermination值系数;t为采样间隔;n0为拟合后波形的原点。ofimpulseparametersinusingthisalgorithmisinvestigated[7]对采样数据,求得电压基值后,经整理,用最andresultsindicatethatthealgorithmisstableenough.小二乘原理,通过两步拟合,可以分别求得参数A、
关键词冲击电压波形参数计算拟合双指数函数[3]和
、n0

4、,得到拟合波形F[n]:Keywordsimpulsevoltagewaveformparameterevalua-tionfittingalgorithmdouble-exponentialfunctionF[n]=0,n

5、有振荡、过冲及干扰噪声,因而IEC60-1[1]对非光滑雷电冲击波tP=ln(
/
)/(
-
)(4)t2=ln(0.5um/A)/
(5)形参数的求取指出:“对某些试验回路,在冲击电压的峰值处可能会有振荡或过冲,如果这种振荡的频(3)波前时间t1及半峰值时间t2(对LI):率≮0.5MHz(LIFA)或过冲的持续时间≯1
st1=5(t90-t30)/3(6)(LISO),应作平均曲线,测量时可取这条平均曲线t2=ln(0.5um/A)/
-的最大幅值作为试验电压,波前时间、波尾时间也由[t30-0.5(t90-t30)](7)平均曲线求取;

6、对于叠加振荡的频率<0.5MHz式中t30、t90分别是对应于波幅值30%、90%um[3](LISL)或过冲的持续时间>1
s(LILO)的冲击波,的时刻,可通过求解非线性方程求得。则试验电压值由局部光滑基础上的原始波形求取,1.2波形类型判断波前时间、半峰值时间也据此电压由原始波形求定义数字记录仪的采样数据为原始波形,双指得”。关于平均曲线的上述规定是以图例的方式说明数拟合算法应用于原始波形后得到的为拟合波形,的,给用计算机自动求取波形参数带来的困难。90为了判断波形的类型将原始波形与拟合波表之差称年代以来出现了多种获取平均曲线的算法。其中主

7、为剩余波形。通过对原始波形、拟合波形、剩余波形[2][3][4][5][6]要有拟合法、滤波法及小波变换方法。及其相互关系的分析及大量实际波形的计算,对雷IEC及CIGRE90年代初为此成立专项工作。1996电全波波形的类型判别给出以下准则:[7]年IEC正式发布了IEC1083-2。该标准并不限制光滑雷电全波波形较接近双指数波,若剩余波各实验室所用的求取波形参数的算法及软件,而是形最大值与原始波形最大值之比<2%,则波为光滑给出了若干典型冲击波形(以软盘形式),要求使用雷电全波(LI),见图1;否则,认为波形带有过冲或者处理相应波形(参数设置,

8、如垂直分辨率、采样速振荡。(图1～6中剩余波形均使用左坐标,原始波形率、内部噪声等,应与使用者所用硬件相对应)时所和拟合波形均使用右坐标