一种电能质量谐波监测方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及电能质量监测的，尤其涉及一种电能质量谐波监测方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、在现代电力系统中，电能质量的监测和控制成为了保障电力系统稳定运行的关键。随着工业自动化和信息技术的发展，电力系统中的非线性负载显著增加，导致谐波污染问题日益严重。谐波是指在电力系统中除基波以外的高次谐波分量，它们会引起电能损耗、设备过热、绝缘老化以及控制系统误动作等问题。因此，准确监测电能质量中的谐波成分并及时采取相应措施显得尤为重要。

2、目前，已有的谐波监测技术在应对电力系统复杂环境和动态变化方面仍存在诸多不足。例如，传统方法在高频谐波检测的准确性和实时性方面存在局限，难以快速响应和精确识别。此外，现有的谐波监测系统在噪声过滤、数据处理和特征提取等环节往往依赖于线性模型，缺乏对非线性特征的有效捕捉和分析，导致谐波监测的精度和可靠性难以保证。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电能质量谐波监测方法，以解决现有的谐波监测技术在高频谐波检测的准确性和实时性方面存在局限的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，包括：采集电能数据，包括电流、电压的时间序列数据；对所述电能数据进行预处理；对预处理后的电能数据进行模式识别和特征提取，获得第一数据；根据所述第一数据计算各个谐波成分的能量和强度；设定各个谐波成分的能量和强度阈值；若谐波成分的能量或强度超过设定的阈值，则触发报警，通知操作人员或系统进行修正。

3、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：所述预处理包括：滤波、调整采样率和归一化处理。

4、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：所述获得第一数据包括：对预处理后的电能数据进行量子态编码；调整量子比特之间的相对相位和幅度；通过测量门提取和分析量子态的信息，获得所述第一数据。

5、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：计算各个谐波成分的能量包括：根据第一数据的谐波频率信息，构建n个谐波成分对应的哈密顿量，每个谐波成分对应一个哈密顿量中的项，其形式表示为对应谐波成分的产生和湮灭算符的乘积，如下式：

6、

7、式中，是约化普朗克常数，为第n个谐波成分对应的谐波振子固有频率，为第n+个谐波成分对应的谐波振子固有频率，为第n个谐波成分对应的产生算符，为第n+1个谐波成分对应的产生算符，为第n个谐波成分对应的湮灭算符，为第n+1个谐波成分对应的湮灭算符，为耦合强度，表示两个谐波振子之间的相互作用强度；

8、将哈密顿量进行对角化：

9、，

10、式中，为对角化结果，、、、为新的产生和湮灭算符，用于简化计算过程；

11、根据对角化结果求解第n个谐波成分对应的能量；

12、。

13、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：计算各个谐波成分的强度包括：从第一数据中获取每个谐波成分的振幅；根据振幅计算谐波成分的强度：

14、。

15、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：所述设定各个谐波成分的能量阈值：根据谐波成分的总谐波失真和学习速率设定各个谐波成分的能量阈值：

16、

17、式中，为第n个谐波成分在第i次迭代中的能量阈值，为第n个谐波成分在第i+1次迭代中的能量阈值，为能量阈值的学习速率，为基波电压或电流的有效值，为第n个谐波成分的信噪比，为谐波成分特定的非线性指数，为第n个谐波成分的总谐波失真，为期望的总谐波失真目标。

18、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：所述设定各个谐波成分的强度阈值包括：根据谐波成分的总谐波失真和学习速率设定各个谐波成分的强度阈值：

19、

20、式中：为第n个谐波成分在第i+1次迭代中的强度阈值，为第n个谐波成分在第i次迭代中的强度阈值，为强度阈值的学习速率，为第n个谐波成分的总谐波失真，为期望的总谐波失真目标，为允许的最大总谐波失真，为系统负载的影响因素，用于调节强度阈值的变化。

21、作为本发明所述的电能质量谐波监测方法的一种优选方案，其中：还包括：捕捉量子态演化数据，包括量子态的能谱特征、相干时间；根据所述量子态演化数据分析当前量子比特的演化路径和可能的错误类型；根据识别到的错误类型和量子态的当前特征，生成相应的校正策略和参数；根据量子态的实际演化情况，调整已生成的校正策略和参数，以优化校正效果。

22、作为本发明所述的电能质量谐波监测装置的一种优选方案，其中：用于实现上任一项所述的电能质量谐波监测方法，所述电能质量谐波监测装置包括：采集模块，被配置为执行采集电能数据，包括电流、电压的时间序列数据；数据处理模块，被配置为执行对所述电能数据进行预处理；特征提取模块，被配置为执行对预处理后的电能数据进行模式识别和特征提取，获得第一数据；计算模块，被配置为执行根据所述第一数据计算各个谐波成分的能量和强度；阈值设定模块，被配置为执行设定各个谐波成分的能量和强度阈值；监测预警模块，被配置为执行判断谐波成分的能量或强度是否超过设定的阈值，若超过，则触发报警，通知操作人员或系统进行修正。

23、本发明还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行实现如上任一项所述的电能质量谐波监测方法。

24、本发明的有益效果：本发明利用量子神经网络的强大计算能力和适应性，实现了对谐波信号的高精度识别和分离，不仅提高了谐波检测的准确性和实时性，而且在噪声环境下仍能保持较高的检测性能；另外通过设定动态阈值，使系统能够根据实时的电力负荷变化自动调整检测标准，从而保持更高的灵敏度和准确性，确保在不同工况下均能有效监测谐波。

技术特征：

1.一种电能质量谐波监测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，所述预处理包括：滤波、调整采样率和归一化处理。

3.如权利要求2所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，所述获得第一数据包括：

4.如权利要求3所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，计算各个谐波成分的能量包括：

5.如权利要求4所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，计算各个谐波成分的强度包括：

6.如权利要求4或5所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，所述设定各个谐波成分的能量阈值：

7.如权利要求4或5所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，所述设定各个谐波成分的强度阈值包括：

8.如权利要求3所述的电能质量谐波监测方法，其特征在于，还包括：

9.一种电能质量谐波监测装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-8任一项所述的电能质量谐波监测方法，所述电能质量谐波监测装置包括：

10.一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的电能质量谐波监测方法。

技术总结
本发明公开了一种电能质量谐波监测方法、装置及电子设备，其中一种电能质量谐波监测方法包括：采集电能数据，包括电流、电压的时间序列数据；对电能数据进行预处理；对预处理后的电能数据进行模式识别和特征提取，获得第一数据；根据第一数据计算各个谐波成分的能量和强度；设定各个谐波成分的能量和强度阈值；若谐波成分的能量或强度超过设定的阈值，则触发报警，通知操作人员或系统进行修正；本发明实现了对谐波信号的高精度识别和分离，不仅提高了谐波检测的准确性和实时性，而且在噪声环境下仍能保持较高的检测性能；另外通过设定动态阈值，使系统能够根据实时的电力负荷变化自动调整检测标准，从而保持更高的灵敏度和准确性。

技术研发人员：易怀权,郭鹏,张春,董光忠
受保护的技术使用者：南京佑友软件技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5