1.基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,包括:提取直流输电系统暂态信号并进行小波变换,计算小波奇异熵,对频谱密度之比进行判定,依据暂态信号识别判据识别故障信号、绕击干扰信号和反击干扰信号;根据录波数据能量分布系数进行判定,识别普通短路故障信号和雷击故障信号;所述的提取直流输电系统暂态信号:利用保护安装处测得的正、负两极电压数据进行Karenbauer相模变换实现电磁解耦,取线模电压与正极轴线电压差的标幺值进行暂态分析;所述的计算小波奇异熵及对频谱密度之比进行判定:基于小波变换求取暂态信号突变时刻前、后一个数据窗内的小波奇异熵之和,暂态信号突变时刻前一个数据窗内的小波奇异熵之和与暂态信号突变时刻后一个数据窗内的小波奇异熵之和的比值为k,利用比值k刻画暂态信号在突变时刻前、后频谱密度的衰减程度;所述根据录波数据能量分布系数进行判定:基于多尺度小波变换,对所选取的暂态信号划分时间段,分别求得不同时间段内不同尺度的小波能量,建立反映暂态信号时频能量分布特征的小波能谱矩阵;定义暂态信号小波变换后高、低频段的能量分布系数,作为暂态信号能谱衰减特征的特征量,构造判据;所述的暂态信号识别判据设定为如下式所示:k>k set1 ,k<k set2 ,式中,k set1 、k set2 均为设定值;当满足k>k set1 时,识别为绕击干扰信号;满足k<k set2 时,识别为反击干扰信号;否则,识别为故障信号;定义暂态信号小波变换后高、低频段的能量分布系数如下式所示:式中:E 1 、E 2 、E 5 、E 6 分别为第1、2、5、6尺度的小波变换能量;γ为高、低频段的能量分布系数;以γ值作为暂态信号能谱衰减特征的特征量,构造判据如下式:γ>γ set ,式中,γ set 为暂态信号能谱衰减特征的设定量;当满足上述判据时,识别为普通短路故障信号;否则,识别为雷电故障信号。
2.根据权利要求1所述的基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,所述的提取直流输电系统暂态信号中,实现电磁解耦的公式如下:取线模电压与正极轴线电压差的标幺值进行暂态分析,即:式中:u + (t)为正极电压;u-(t)为负极电压;U + 为正极轴线电压;u m0 为解耦后的零模电压;u m1 为解耦后的线模电压;S -1 为Karenbauer相模变换矩阵。
3.根据权利要求1或2所述的基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,设置采样频率为20kHz,选用db4小波,移动窗参数α=50,步长δ=1进行小波奇异熵的计算:取式中: 和 分别为检测到暂态信号突变时刻前、后一个数据窗内的小波奇异熵之和,按上式计算的k值表明暂态信号在突变时刻前、后两个数据窗内频谱密度的衰减程度,作为暂态信号识别判据的特征量。
4.根据权利要求1所述的基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,k set1 为5.5,k set2 为2.5。
5.根据权利要求1所述的基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,对选取的暂态信号u(t)进行小波变换分析,在时域上将信号划分成i个时间段,第j尺度上第i个时间段内的小波能量表示如下式:式中:i 1 、i N 分别为第i个时间段起始与结束序列点;d j (n)为第j尺度小波变换系数; 为第j尺度上第i个时间段上的小波能量;建立反映暂态信号时频能量分布特征的小波能谱矩阵E,如下式所示:
6.根据权利要求5所述的基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别方法,其特征在于,选取5ms内的暂态信号u(t)进行6尺度小波变换,在时域上划分成5个时间段,即每1ms为一个时间段。
7.基于频谱密度衰减的雷电暂态信号识别系统,其特征在于,包括:数据采集及处理模块:提取行波到达后的各级采集数据,进行电压分量相模变换和标幺化;小波奇异熵计算模块:对暂态信号进行小波变换并计算小波奇异熵;暂态信号识别模块:对频谱密度之比进行判定,依据暂态信号识别判据识别故障信号、绕击干扰信号和反击干扰信号;故障信号判定模块:对录波数据能量分布系数进行判定,识别普通短路故障信号和雷电故障信号;所述的暂态信号识别判据设定为如下式所示:k>k set1 ,k<k set2 ,式中,k set1 、k set2 均为设定值;当满足k>k set1 时,识别为绕击干扰信号;满足k<k set2 时,识别为反击干扰信号;否则,识别为故障信号;对录波数据能量分布系数进行判定:基于多尺度小波变换,对所选取的暂态信号划分时间段,分别求得不同时间段内不同尺度的小波能量,建立反映暂态信号时频能量分布特征的小波能谱矩阵;定义暂态信号小波变换后高、低频段的能量分布系数,作为暂态信号能谱衰减特征的特征量,构造判据;定义暂态信号小波变换后高、低频段的能量分布系数如下式所示:式中:E 1 、E 2 、E 5 、E 6 分别为第1、2、5、6尺度的小波变换能量;γ为高、低频段的能量分布系数;以γ值作为暂态信号能谱衰减特征的特征量,构造判据如下式:γ>γ set ,式中,γ set 为暂态信号能谱衰减特征的设定量;当满足上述判据时,识别为普通短路故障信号;否则,识别为雷电故障信号。