稀疏信号处理在变电站电磁频谱监测中的应用研究

摘要

随着近几年智能电网的兴起，智能变电站也相伴而生。作为智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，智能变电站对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。智能变电站在发挥巨大作用的同时，也暴露出一些亟需解决的问题，例如变电站内一次设备的故障检测问题，二次设备的干扰预警问题以及频谱资源短缺导致的频谱感知问题。研究表明，对变电站进行电磁频谱监测可以有效解决上述问题。然而，现有变电站电磁频谱监测系统存在系统搭建复杂、体积庞大、监测频域过窄以及成本较高等缺陷，难以满足变电站生产现场多点频谱实时监测的需求。为此，本文提出了一种基于稀疏信号处理理论的变电站电磁频谱监测系统。
　　在对稀疏信号处理理论进行了系统的梳理后，本文作者前往东南沿海某城市三所不同电压等级的变电站进行了现场测量，获取了变电站电磁频谱的实际数据，数理统计分析后得出变电站内的电磁频谱具有稀疏性，块稀疏性并且不同地点的电磁频谱具有相关性。针对得到的频谱稀疏特性，本文构建了变电站电磁频谱的联合稀疏模型，即变站内不同地点的频谱不仅包含稀疏支撑集相同的公共部分，还包含单独稀疏部分。进一步地，基于这一稀疏模型以及变电站实际生产中多点实时监测的需求，本文提出了一套使用变电站内无线传感节点进行协作压缩感知从而获得电磁频谱的监测模型。最后，本文提出了一种联合二叉树分解块正交匹配追踪算法用于压缩感知后的信号重构，并通过Matlab仿真验证了所提出算法的优越性。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 存在问题与发展趋势

1．3 论文主要工作

1．4 结构安排

2．1 引言

2．2 稀疏信号处理应用于电磁频谱监测的可行性分析

2．3 稀疏信号处理的基础理论

2．3．1 稀疏信号定义

2．3．2 稀疏性的度量

2．4 稀疏信号处理的延展-压缩感知

2．4．1 离散信号的压缩感知

2．4．2 连续信号的压缩感知

2．5 本章小结

第3章 变电站电磁频谱稀疏性实测分析

3．1 引言

3．2 频谱稀疏性实测必要性分析

3．3 测量方案

3．3．1 测量环境

3．3．2 测量方法

3．4 测量结果与数据分析

3．4．1 稀疏性

3．4．2 块稀疏性

3．4．3 相关性

3．5 本章小结

第4章 基于变电站电磁频谱稀疏性的监测方法

4．1 引言

4．2 系统模型

4．2．1 联合稀疏模型

4．2．2 频谱监测模型

4．3 联合二叉树分解块正交匹配追踪算法

4．3．1 算法基础

4．3．2 算法描述

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢