1.一种直流信号特征库与参比信号模型建立系统,其特征在于,包括:数据采集设备,用于对直流输配用电系统中的直流电压和电流信号进行实时采集,并将采集到的数据存储在数据库中;数据预处理模块,用于对数据库中的数据进行滤波、去噪、归一化操作,去除数据中的噪声和异常值,提高数据质量;特征提取模块,用于对预处理后的数据进行时域、频域和时频域的变换及分析,提取出反映直流信号特性和规律的特征参数;聚类或分类模块,用于对提取出的特征参数进行聚类或分类算法,基于特征参数对直流信号进行分类,并为每一类赋予一个标签;统计分析模块,用于对分类后的直流信号进行统计分析,确定每一类的直流信号的特征参数的范围和分布,建立典型直流信号特征库;参比信号模型建立模块,用于根据直流信号的特征参数和电能计量误差产生机理,建立动态直流电能参比信号模型,用于描述动态直流信号与动态直流电能之间的数学关系;数据采集设备包括传感器和数据采集器;传感器安装在直流输配用电系统中的不同位置,用于检测直流电压和电流信号,并将检测到的信号发送给数据采集器;数据采集器用于接收传感器发送的信号,并将接收到的信号转换为数字信号,并将数字信号存储在数据库中;数据预处理模块包括滤波器、去噪器和归一化器;滤波器用于对数据库中的数据进行滤波操作,去除高频噪声和低频干扰;去噪器用于对滤波后的数据进行去噪操作,去除异常值和孤立点;归一化器用于对去噪后的数据进行归一化操作,使其在同一尺度下进行比较;特征提取模块包括时域分析器、频域分析器和时频域分析器;时域分析器用于对预处理后的数据进行时域分析,提取出有效值、峰值因数时域特征参数;频域分析器用于对预处理后的数据进行频域分析,提取出频谱分布、谐波含量频域特征参数;时频域分析器用于对预处理后的数据进行时频域分析,提取出瞬时功率、功率因数时频域特征参数;聚类或分类模块包括聚类器或分类器;聚类器用于对特征提取模块输出的特征向量进行无监督的聚类算法,聚类算法包括K-均值算法、层次聚类算法,将具有相似或相同特征参数的直流信号划分为不同的类,并给每一类赋予一个标签;分类器用于对特征提取模块输出的特征向量进行有监督的分类算法,分类算法包括支持向量机、决策树、神经网络,将具有相似或相同特征参数的直流信号划分为不同的类,并给每一类赋予一个标签。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,统计分析模块包括统计器和库生成器;统计器用于对聚类或分类模块输出的不同类的直流信号进行统计分析,确定每一类信号的特征参数的范围和分布;库生成器用于根据统计器输出的结果,建立典型直流信号特征库,将每一类信号的标签和特征参数的范围和分布,存储在典型直流信号特征库中。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,参比信号模型建立模块包括模型生成器和模型存储器;模型生成器用于根据直流信号的特征参数和电能计量误差产生机理,建立动态直流电能参比信号模型,用于描述动态直流信号与动态直流电能之间的数学关系,表达式如下: ,其中 是电能, 是电压信号, 是电流信号, 是信号的周期;模型存储器用于将模型生成器生成的动态直流电能参比信号模型存储在数据库中。
4.一种应用于如权利要求1所述的直流信号特征库与参比信号模型建立系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:a)在实际应用中的不同类型和场景下的直流输配用电系统中安装数据采集设备,对系统中的直流电压和电流信号进行实时采集,并将采集到的数据存储在数据库中;b)对数据库中的数据进行滤波、去噪、归一化操作,去除数据中的噪声和异常值,提高数据质量;c)对预处理后的数据进行时域、频域和时频域的变换及分析,提取出反映直流信号特性和规律的特征参数;d)对提取出的特征向量进行聚类或分类算法,基于特征参数对直流信号进行分类,并为每一类赋予一个标签;e)对分类后的直流信号进行统计分析,确定每一类信号的特征参数的范围和分布,建立典型直流信号特征库;f)根据直流信号的特征参数和电能计量误差产生机理,建立动态直流电能参比信号模型,用于描述动态直流信号与动态直流电能之间的数学关系。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,特征参数包括:有效值、峰值因数、频谱分布和谐波含量。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,动态直流信号与动态直流电能之间的数学关系,表达式如下: ,其中 是电能, 是电压信号, 是电流信号, 是信号的周期。