利用关联向量机与s变换识别电能质量扰动

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1、利用关联向量机与S变换识别电能质量扰动　　摘要：在当前社会背景下和现代生产环境下，对电能质量，尤其是对于暂态电能质量的要求越来越高，这直接关系到企业的生产效益和经济效益。为此，本文主要从以下方面针对利用关联向量机和S变换识别电能质量扰动进行了简单分析与探讨。关键词：关联向量机；S变换；识别；电能质量扰动中图分类号：R363.1+24文献标识码：A低质的电能质量不仅会造成设备的物理损害，而且会产生停机时间，这些又会继而降低生产率和促使能源成本大幅提升。因此，对利用关联向量机和S变换识别电能质量扰动的探讨有其重要的价值和意义。一

2、、研究背景6近年来随着冲击性负荷和非线性负荷的大量使用，使得电网电能质量受到了严重的干扰，如电压暂升、电压暂降、电压波动以及电压中断、振荡暂态和谐波等现象，可见电能质量问题严重，电能质量受到扰动除了会影响到电网的正常运行以外，而且还会带来巨大的经济损失，据美国国家数据统计，其每年由于电能质量扰动所造成的经济损失达200多亿美元，因此，当前的主要任务就是加强对电能质量扰动的识别和检测，改善电能质量，确保电网运行，减少经济损失。目前在检测电能质量扰动方法主要用到的方法有小波变换、傅立叶变换、S变换等，其中，傅立叶变换主要适用于平

3、衡周期信号的检测，而小波变换则由于具有良好的时频分析能力，目前已经被广泛应用，但是其抗干扰能力相对较差，导致结果不具有直观性。因此，在这样的背景下，S变换应用而生，该检测方法是在傅立叶变换和小波变换的基础上结合发展起来的一种检测方法，不仅具有良好的时频分析能力，而且在检测时能够提取各种信号的相位、频率、幅值等相关的特征信息，更为重要的是可以与模糊理论、神经网络以及专家系统等智能算法相结合，能够取得更为直观的检测效果。二、关联向量机所谓关联向量机，简单来讲，就是一种基于贝叶斯学习方法中建立起来的一种支持向量机，通过将贝叶斯推理

4、方法和高斯过程应用于向量机中，以得到相应的概率化结果，主要应用于函数回归与分类，通常情况下，其具体的输出模型为在应用时，需要给定具体的数据，并且使用连接函数，以得到具体的似然函数，其中，W为权值矢量，函数公式如下：然后在分析计算时，经过协方差矩阵和迭代法处理，就可以得到以下简单化式：6根据以上公式可以发现ai值是不变化的，且随着其趋向于无穷大时，那么其所相应的权值也就趋向于0，在这里就可以得到解的稀疏性，而其他与ai相对应的值则为关联向量。S变换S变换作为一种可逆的时频分析法，是在1996年由STOCKWELL所提出的，其主

5、要的思想就是通过对傅立叶变换和连续小波变换的发展过程而发展起来的，具体的变换定义如下：根据以上定义分析可以知道，其克服了随着频率变化的高度变化和宽度变化以及短时期的傅立叶变换这两种缺陷，在这里我们可以将其看作为一种相位修正，若是选取其中的变换核，就会得到复向量和高斯窗的乘积，具体如下：S变换可以清晰地表现相关的扰动特征，随着采样时间的变化，系数会发生相应的变化，然后根据具体的持续时间和发生时刻，就可以得到电压尖峰以及电压缺口等，在这里通过谐波信号扰动信号来进行具体的说明：根据以上图示分析可以知道，其变换事现三条平直的山脊，同

6、样也清楚地显示出了谐波的三次谐波以及对应的频率情况，进而通过以下特征就可以与其他的扰动信号进行正确的识别。四、扰动识别6关于基于关联向量机和S变换的电能质量扰动识别，从以下两个方面进行简单分析：基于关联向量机的电能质量扰动识别一般而言，关联向量机可以实现电压中断、电压暂降、正弦信号、电压暂升、电压波动、谐波、暂态振荡、谐波上升等各种电能质量的扰动信号，具体的识别系统框架图如图1所示：根据以上图示分析分析，可以知道其在分析时主要表现为两个方面：（1）样、本训练，需要将以上不同的电能质量扰动信号通过RVM1进行分类训练，其中，若

7、为标准正弦信号，系统就会输出1，否则则会输出0，接着应用RVM2的作用，对剩下的电能质量扰动信号进行分类识别，如果出现谐波，则会输出1，否则则为0，与上述识别分类方法相同，RVM3-RVM8对于电能质量振动分类的识别则大体相同。（2）样本测试：在进行样本测试时，则需要将分类好的测试样本一一输入到训练好的RVM中，并结合输出结果进行识别，比如输出值大于0，则表示对应相关的扰动类型，若是小于0则为电能质量扰动信号。2.基于S变换的电能质量扰动识别6一般而言，电能质量信号经过S变换后，就可以得到一个复时频矩阵，其行向量主要表示某一

8、处随时间变化的幅值变化情况，而列向量则主要表示某一时间点的瞬时幅频特性，在以上分析中，我们可以知道电能质量的扰动信号主要有电压中断、电压暂降、正弦信号、电压暂升、电压波动、谐波、暂态振荡、谐波上升等，在经过S变换处理后，得到相应的最大频谱幅值曲线、基频幅值曲线、时频等值曲线，但是在实际的检