CN106372800A - 获取地铁供电质量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取地铁供电质量的方法和装置。其中，该方法包括：采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据；基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数。本发明解决了地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题。

Description

获取地铁供电质量的方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种获取地铁供电质量的方法和装置。
背景技术
随着我国城市经济的快速发展，城市地面交通日趋紧张，城市地铁成为缓解交通问题的最佳选择，也是提升城市竞争力和拓展城市框架的加速器，可见，城市地铁是城市发展和市民出行的重要保障。
然而，城市地铁的高速发展为供电系统的安全可靠运行带来了新的问题，如早期修建线路老化严重等自然因素以及其他一些人为因素，都有可能引发地铁供电系统故障，严重威胁地铁安全运行。同时，运营高峰期行车密度加大，对配电网的承受能力，以及其继电保护都提出了更高的要求。为了确保地铁运输的通畅，需要对地铁交通的供电的各项参数进行分析，但是由于轨道交通的运行过程非常复杂，现有技术所测得的供电质量参数精确度较低。
针对现有技术中地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种获取地铁供电质量的方法和装置，以至少解决地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种获取地铁供电质量的方法，该方法包括：采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据；基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数。
进一步地，对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据包括：对多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；对第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，滤波操作用于滤除第二波形数据中的正负噪声脉冲；对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据。
进一步地，滤波操作包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据包括：执行对第二波形数据的正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除第二波形数据中的正脉冲噪声；在执行正噪声滤波操作的同时，执行对第二波形数据的负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除第二波形数据中的负脉冲噪声，滤波数据包括第一滤波数据和第二滤波数据。
进一步地，对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据包括：按照第一滤波数据及第一滤波数据的第一权重比、第二滤波数据及第二滤波数据的第二权重比计算去噪波形数据。
进一步地，开闭组合滤波器和闭开组合滤波器的直线结构元素g＝{2,2,2}。
进一步地，在对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波之前，该方法还包括：对电流波形数据进行带通滤波，得到次数在预设范围内的多次谐波。
进一步地，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数包括：获取供电系统的额定电流值；确定多次谐波的幅值与额定电流的比值为供电质量参数。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种获取地铁供电质量的装置，该装置包括：采集模块，用于采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；滤波模块，用于对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；处理模块，用于对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据；确定模块，用于基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数。
进一步地，滤波模块包括：处理子模块，用于对多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；运算子模块，用于对第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；滤波子模块，用于执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，滤波操作用于滤除第二波形数据中的正负噪声脉冲；加权子模块，用于对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据。
进一步地，滤波操作包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，滤波子模块包括：正脉冲噪声滤波子模块，用于执行对第二波形数据的正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除第二波形数据中的正脉冲噪声；负脉冲噪声滤波子模块，用于在执行正噪声滤波操作的同时，执行对第二波形数据的负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除第二波形数据中的负脉冲噪声，滤波数据包括第一滤波数据和第二滤波数据。
在本发明实施例中，采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据，并对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据，然后对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数，通过对测得到的原始电流波形进行去噪处理，从而解决了现有技术中地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题，实现了提高供电质量参数的精确度的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的获取地铁供电质量的方法的流程图；以及
图2是根据本发明实施例的获取地铁供电质量的装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先，在对本发明实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：
快速傅氏变换，英文全称是Fast Fourier Transformation，简称FFT，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
形态学：被定义为一种分析空间结构的理论，之所以称为形态学是因为其目的在于分析目标的形状和结构。
形态学滤波器：是由数学形态学的基本运算构成的滤波器叫做形态学滤波器。有选择的抑制图像的结构，这些结构可以是噪声，也可以是不相关的图像目标。
根据本发明实施例，提供了一种获取地铁供电质量的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的获取地铁供电质量的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据。
需要说明的是，影响地铁供电质量的参数有供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动和闪变、公用电网谐波以及公用电网间谐波，其中，多次谐波是影响供电质量的一个主要因素。
上述多次谐波的来源主要包括：从交流配电网取电到地铁的供电直流母线而经过的整流过程；电动客车牵引电动机的变频调速系统；电动客车在运行过程中存在的有功、无功波动等。
一般情况下，地铁供电系统有多条供电母线，需要根据实际情况选择合适的母线的公共连接点进行测量，一般情况下选择承受日常负荷和机车的母线，而不选择备用母线。
步骤S104，对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据。
具体地，分别对多次谐波中的各次谐波进行滤波处理，去除各次谐波中的噪声，得到去噪波形数据。
步骤S106，对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据。
具体地，通过傅里叶变换，将时域的去噪波形数据转换为频域波形数据，以确定上述多次谐波中各次谐波的幅值。
步骤S108，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数。
通过上述实施例，采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据，并对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据，然后对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数，通过对测得到的原始电流波形进行去噪处理，从而解决了现有技术中地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题，实现了提高供电质量参数的精确度的效果。
可选地，在对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波之前，该方法还可以包括：对电流波形数据进行带通滤波，得到次数在预设范围内的多次谐波。
具体地，利用带通滤波器对采集到的电流波形数据进行处理，得到次数为2至25的24个多次谐波。
需要说明的是，由于地铁供电系统所产生的多次谐波是次数在26以下的多次谐波，不在这个范围内的多次谐波往往是在录波过程中产生的干扰波形，或者是一些其它干扰波形。因此，上述预设范围可以是1至26。
通过上述实施例，可以滤除电流波形数据中的干扰波形。
在上述实施例中，对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据可以包括：对多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；对第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，滤波操作用于滤除第二波形数据中的正负噪声脉冲；对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据。
可选地，上述滤波操作可以包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据可以包括：执行对第二波形数据的正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除第二波形数据中的正脉冲噪声；在执行正噪声滤波操作的同时，执行对第二波形数据的负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除第二波形数据中的负脉冲噪声，滤波数据包括第一滤波数据和第二滤波数据。
上述开闭组合滤波器和闭开组合滤波器的直线结构元素g＝{2,2,2}。
具体地，上述膨胀腐蚀处理可以通过膨胀运算公式和腐蚀运算公式两个公式来实现，其中，膨胀运算公式为：腐蚀运算公式为：f为待处理的多次谐波，g为直线型结构元素，表示膨胀运算，max表示取最大值，表示腐蚀运算，min表示取最小值，n和x为数据序号。
在利用上述公式对多次谐波进行处理后，对得到第一波形数据进行开运算和闭运算，开运算用公式实现，闭运算用公式 开运算公式中的表示开运算，闭运算公式中的“·”表示闭运算。
通过利用上述开闭运算公式的运算，可以对得到第二波形数据分别利用开闭组合滤波器和闭开组合滤波器进行处理，以得到第一滤波数据和第二滤波数据。
上述开闭组合滤波器的功能可以用公式表示，式中的“oc”表示开闭滤波运算，上述闭开组合滤波器的功能可以用公式 表示，式中的“co”表示闭开滤波运算。
可选地，对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据可以包括：按照第一滤波数据及第一滤波数据的第一权重比、第二滤波数据及第二滤波数据的第二权重比计算去噪波形数据。
需要说明的是，虽然开闭组合滤波器和闭开组合滤波器可以同时滤除信号中的正负脉冲噪声，但是因为开运算的收缩性会导致开闭组合滤波器的输出幅值较小，而闭运算的扩张性会导致闭开组合滤波器的输出幅值增大，故而为了消除上述开闭运算对结果的影响，需要对滤除了正脉冲噪声的第一滤波数据和滤除了负脉冲噪声的第二滤波数据做进一步地处理，即进行加权处理，上述第一权重比和第二权重比均可以为0.5，即可以用公式来计算去噪波形数据s(n)，式中的Foc(n)表示第一滤波数据，Fco(n)表示第二滤波数据。
通过上述实施例，利用数学形态学的方法对电流波形进行处理，可以进一步地滤除电流波形中的干扰波形。
可选地，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数可以包括：确定多次谐波的幅值与额定电流的比值为供电质量参数。
具体地，可以对多次谐波中的各次谐波的电流幅值进行累加，然后将累加值除以额定电流即可得到供电质量参数。
可选地，也可以利用某个多次谐波(如23次谐波)除以额定电流，可得该谐波对供电质量产生的影响的参数。
由于系统采用24脉波整流技术的直流牵引供电系统，因此，其主要谐波电流为5次、7次、23次、25次，其中，23次、25次谐波电流含量最大，因此，在进行分析时可以只取上述次数的谐波进行分析。
通过上述实施例，可以准确确定多次谐波中各次谐波对供电系统的供电质量的影响，从而可以针对性地对供电系统进行改进。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
本发明实施例还提供了一种获取地铁供电质量的装置。需要说明的是，本发明实施例的获取地铁供电质量的装置可以用于执行本发明实施例所提供的获取地铁供电质量的方法，本发明实施例的获取地铁供电质量的方法也可以通过本发明实施例所提供的获取地铁供电质量的装置来执行。
图2是根据本发明实施例的获取地铁供电质量的装置的示意图。如图2所示，该装置可以包括：采集模块10、滤波模块20、处理模块30以及确定模块40。其中，采集模块10用于采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；滤波模块20用于对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；处理模块30用于对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据；确定模块40用于基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数。
通过上述实施例，采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据，并对电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据，然后对去噪波形数据进行傅里叶变换，得到多次谐波的幅值数据，基于多次谐波的幅值数据确定供电系统的供电质量参数，通过对测得到的原始电流波形进行去噪处理，从而解决了现有技术中地铁供电系统的供电质量参数精确度较低的技术问题，实现了提高供电质量参数的精确度的效果。
可选地，滤波模块可以包括：处理子模块，用于对多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；运算子模块，用于对第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；滤波子模块，用于执行对第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，滤波操作用于滤除第二波形数据中的正负噪声脉冲；加权子模块，用于对滤波数据进行加权运算，得到去噪波形数据。
上述的滤波操作可以包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，滤波子模块可以包括：正脉冲噪声滤波子模块，用于执行对第二波形数据的正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除第二波形数据中的正脉冲噪声；负脉冲噪声滤波子模块，用于在执行正噪声滤波操作的同时，执行对第二波形数据的负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除第二波形数据中的负脉冲噪声，滤波数据包括第一滤波数据和第二滤波数据。
通过上述实施例，利用数学形态学的方法对电流波形进行处理，可以进一步地滤除电流波形中的干扰波形，可以准确确定多次谐波中各次谐波对供电系统的供电质量的影响，从而可以针对性地对供电系统进行改进。
本实施例中所提供的各个模块与方法实施例对应步骤所提供的使用方法相同、应用场景也可以相同，如上述采集模块10、滤波模块20、处理模块30以及确定模块40对应于前述实施例中的步骤S102至步骤S108。当然，需要注意的是，上述模块涉及的方案可以不限于上述实施例中的内容和场景，且上述模块可以运行在计算机终端或移动终端，可以通过软件或硬件实现。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种获取地铁供电质量的方法，其特征在于，包括：
采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；
对所述电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；
对所述去噪波形数据进行傅里叶变换，得到所述多次谐波的幅值数据；以及
基于所述多次谐波的幅值数据确定所述供电系统的供电质量参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据包括：
对所述多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；
对所述第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；
执行对所述第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，所述滤波操作用于滤除所述第二波形数据中的正负噪声脉冲；以及
对所述滤波数据进行加权运算，得到所述去噪波形数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述滤波操作包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，执行对所述第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据包括：
执行对所述第二波形数据的所述正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，所述正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除所述第二波形数据中的正脉冲噪声；以及
在执行所述正噪声滤波操作的同时，执行对所述第二波形数据的所述负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，所述负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除所述第二波形数据中的负脉冲噪声，所述滤波数据包括所述第一滤波数据和所述第二滤波数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述滤波数据进行加权运算，得到所述去噪波形数据包括：按照所述第一滤波数据及所述第一滤波数据的第一权重比、所述第二滤波数据及所述第二滤波数据的第二权重比计算所述去噪波形数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述开闭组合滤波器和所述闭开组合滤波器的直线结构元素g＝{2,2,2}。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，在对所述电流波形数据的多次谐波进行形态滤波之前，所述方法还包括：
对所述电流波形数据进行带通滤波，得到次数在预设范围内的所述多次谐波。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，基于所述多次谐波的幅值数据确定所述供电系统的供电质量参数包括：
获取所述供电系统的额定电流值；以及
确定所述多次谐波的幅值与所述额定电流的比值为所述供电质量参数。
8.一种获取地铁供电质量的装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集地铁供电系统的公共连接点的电流波形数据；
滤波模块，用于对所述电流波形数据的多次谐波进行形态滤波，得到去噪波形数据；
处理模块，用于对所述去噪波形数据进行傅里叶变换，得到所述多次谐波的幅值数据；以及
确定模块，用于基于所述多次谐波的幅值数据确定所述供电系统的供电质量参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述滤波模块包括：
处理子模块，用于对所述多次谐波进行膨胀腐蚀处理，得到第一波形数据；
运算子模块，用于对所述第一波形数据进行开闭运算，得到第二波形数据；
滤波子模块，用于执行对所述第二波形数据的滤波操作，得到滤波数据，其中，所述滤波操作用于滤除所述第二波形数据中的正负噪声脉冲；以及
加权子模块，用于对所述滤波数据进行加权运算，得到所述去噪波形数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滤波操作包括正噪声滤波操作和负噪声滤波操作，所述滤波子模块包括：
正脉冲噪声滤波子模块，用于执行对所述第二波形数据的所述正噪声滤波操作，得到第一滤波数据，其中，所述正噪声滤波操作用于通过开闭组合滤波器滤除所述第二波形数据中的正脉冲噪声；以及
负脉冲噪声滤波子模块，用于在执行所述正噪声滤波操作的同时，执行对所述第二波形数据的所述负噪声滤波操作，得到第二滤波数据，其中，所述负噪声滤波操作用于通过闭开组合滤波器滤除所述第二波形数据中的负脉冲噪声，所述滤波数据包括所述第一滤波数据和所述第二滤波数据。
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