1.一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,包括:S100:通过工作在自积分状态的Rogowski线圈传感系统采集配电网故障暂态信号,所述Rogowski线圈传感系统的二次侧输出电压与被测电流的变化率成正比,频率响应范围由取样电阻、分布电容、线圈电阻和线圈电感共同确定;S200:对所述故障暂态信号进行短时傅里叶变换,采用实偶窗函数将故障暂态信号从一维时间域扩展到二维时频平面,得到初始时频表示;S300:利用窗函数对时间的导数,对所述故障暂态信号进行修正短时傅里叶变换计算,得到修正时频表示;S400:基于所述初始时频表示和所述修正时频表示计算二维瞬时频率轨迹;S500:基于所述初始时频表示和所述修正时频表示的比值关系,采用二值化判定准则构建同步提取算子,以离散频率间隔作为判定阈值,所述同步提取算子在满足阈值条件时取值为1,不满足时取值为0;S600:将所述初始时频表示与所述同步提取算子相乘,仅保留同步提取算子取值为1对应的时频系数,移除同步提取算子取值为0对应的时频系数,得到能量集中在瞬时频率轨迹上的时频表示,完成故障暂态信号的时频分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述Rogowski线圈传感系统包括:Rogowski线圈、取样电阻和积分电路,所述Rogowski线圈的二次线圈与所述取样电阻串联形成自积分回路,被测电流流经所述Rogowski线圈的一次侧,所述二次线圈输出的感应电流流经所述取样电阻产生输出电压信号,所述积分电路用于对所述输出电压信号进行调理和放大。
3.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述初始时频表示的获取步骤包括:将所述实偶窗函数沿时间轴移动,在每个时刻对所述故障暂态信号进行加窗处理后进行傅里叶变换,得到不同时刻和频率下的时频系数,构成所述初始时频表示。
4.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述修正时频表示的获取步骤包括:对所述实偶窗函数进行时间求导得到窗函数导数,将所述窗函数导数沿时间轴移动,在每个时刻对所述故障暂态信号进行加窗处理后进行傅里叶变换,得到所述修正时频表示。
5.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述基于所述初始时频表示和所述修正时频表示计算二维瞬时频率轨迹包括:计算所述修正时频表示与所述初始时频表示在每个时频点的复数比值,对所述复数比值进行相位提取运算,结合频率变量得到二维时频平面上每个点对应的瞬时频率值,形成所述二维瞬时频率轨迹。
6.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述二值化判定准则包括:计算所述修正时频表示与所述初始时频表示的复数比值,对所述复数比值进行实部提取并取绝对值,将所述绝对值与离散频率间隔的二分之一进行比较,当所述绝对值小于离散频率间隔的二分之一时判定为满足阈值条件,当所述绝对值大于或等于离散频率间隔的二分之一时判定为不满足阈值条件。
7.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述离散频率间隔为:在进行短时傅里叶变换时对频率轴进行离散化处理所设定的相邻两个离散频率采样点之间的频率差值。
8.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述得到能量集中在瞬时频率轨迹上的时频表示包括:在所述初始时频表示的二维时频平面上,对于每个时刻,提取所述瞬时频率轨迹对应频率位置处的时频系数作为该时刻的有效时频系数,将该时刻其他频率位置的时频系数置零。
9.根据权利要求1所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述故障暂态信号为多分量信号时,在S600之后还包括:判断不同模态的瞬时频率导数间隔是否满足分离条件,当满足分离条件时,根据所述时频表示中各模态对应的时频系数,将各单分量模态从所述多分量信号中分离或重构。
10.根据权利要求9所述的一种基于同步提取变换的电力故障时频分析方法,其特征在于,所述分离条件为:相邻模态的瞬时频率导数之差大于两倍的窗函数频率支撑宽度,且各模态的幅度函数变化量和频率偏差函数变化量均小于预设阈值。