[发明专利]一种基于离群点检测的超高次谐波发射信号检测方法

说明书

本发明涉及超高次谐波检测技术领域，具体地说，涉及一种基于离群点检测的超高次谐波发射信号检测方法，其包括以下步骤：一、输入数据并进行数据预处理；二、确定预处理后数据集的概率分布模型；三、DBSCAN离群点检测：首先根据k‑dist曲线斜率变化，自适应确定半径参数Eps，接着确定最小聚类点数MinPts，最后利用DBSCAN算法聚类；四、检测效果分析。本发明提出的算法准确检测出了设备在不同频率点处的发射情况，有利于分析研究超高次谐波的发射特性。

技术领域

本发明涉及超高次谐波检测技术领域，具体地说，涉及一种基于离群点检测的超高次谐波发射信号检测方法。

背景技术

在电力系统电力电子化的大趋势下，光伏逆变器、电动汽车充电桩、节能灯等受控于开关频率的电力电子设备广泛应用于电网，由此所带来的高频电磁干扰等问题吸引了越来越来研究人员的关注。许多可再生能源发电厂都通过高开关频率的功率器件与电网相连，导致超高次谐波流入点电网，另一部分超高次谐波源则是与负载相连的电子变换器。这些开关器件以其重量更轻，尺寸更小，能源效率更高等优势得到广泛使用，但是也引发了2kHz以上超高次谐波的发射。

早在2005年就有学者发现，2-150kHz频段范围内的干扰水平不断上升，造成设备损坏的现象越来越多。直至2014年，首次提出“超高次谐波”这一概念，即将2~150kHz频率范围内的电压与电流的波形畸变定义超高次谐波，此后该定义逐渐得到国内外研究学者的一致认同。

准确测量超高次谐波是分析研究其特性的基础，因此关于测量方法的研究是众多学者关注的重点。现有关于超高次谐波的测量方法主要有三种：

（1）方法A是基于IEC 61000-4-7附录B中2-9kHz的测量方法，在此基础上将200Hz频带集合范围扩宽到2-150kHz。该方法用到了测量的全部数据，是一种无间隙的处理方法，信号覆盖范围达100%。

（2）方法B是基于IEC 61000-4-30附录B中所描述的32段0.5ms等间隔采样方法，该方法带宽为2000Hz，因仅对200ms中16ms时间窗进行采样分析，较方法A来说采样数据量大大减小，适用于现场测试，但信号覆盖范围仅达8%，这是以牺牲频域分辨率为代价的。

（3）方法C是基于标准CISPR 16-1-2中提出的测量方法，该方法适用于在实验室条件下对待测设备进行免疫性水平以及发射水平测量，不适用于现场测试。

由于现有标准中的方法都存在一定的局限性不能准确反映实际的排放情况，有研究提出一种基于开关频率的集合方法，这种方法能够更准确反映出信号在开关频率以及开关频率整数倍处幅值变化情况，但是开关频率准确识别是先决条件，在有多个设备且工作开关频率不一致情况下应用受限。此外，也有研究为降低超高次谐波处理数据量，对时域采样方法进行了改进，仅对200ms时间窗的首、末两周波进行采样，然后分别进行频谱分析，两者均值作为最后的测量结果。该方法能够在一定程度上减少了需处理的数据量，提升运算速度。但是，由于超高次谐波频域宽，幅值小，时变性强等特点，仅对两周波信号进行分析影响了测量结果的准确性。采样数据量的减少同样也会导致无法准确定位超高次谐波发射频率，影响测量结果。

综上所述，由于缺少标准化的超高次谐波测量方法，不同方法的测量结果一致性差。超高次谐波频带宽、幅值小，实际工程应用中对采样频率要求较高，产生的数据量大，标准IEC 61000-4-7与IEC 61000-4-30中的提出的两种不同角度集合方法都是旨在更高效的处理超高次谐波源发射测量数据。若直接存储原始数据，虽保证了频率分辨率但数据量太大，对处理、存储、传输设备是很大的负担，现场测量中不适用。应用频谱集合虽能在一定程度上减小数据量，但集合后频率分辨率大大降低，不适用于需要精确测量场合。因此，现有的超高次谐波测量方法无法解决高频率分辨率与低数据量之间的矛盾。

发明内容

本发明的内容是提供一种基于离群点检测的超高次谐波发射信号检测方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。