本發明專利技術公開了一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，S1：統計全局樣本的分布范圍[X<subgt;min</subgt;,X<subgt;max</subgt;]，確認劃分分位數單元數目Q，并設定輸入數據周期數L；S2：確定輸入信號長度，并記該輸入信號為x<subgt;t</subgt;，根據所述周期數劃分信號為等長的L個信號；S3：構造轉移原點矩陣S和轉移距離矩陣D；S4：基于劃分的等長的L個信號，統計轉移概率，統計計算得到L個轉移概率矩陣M；S5：計算得L個周期內遷移概率矩陣R；S6：基于計算得到的遷移概率，計算能級間跳躍的概率；S7：對步驟S6的計算結果進行編碼和可視化，得到二維圖像。使編碼得到的二維圖像更能反映一維信號的分布特點，本發明專利技術即使在很高的降采樣率(1280×1280降采樣到32×32大小)情況下依然能夠很好的反應信號的信息。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合電能質量擾動信號處理領域，具體涉及一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法。
技術介紹
1、復合電能質量擾動信號是指電力系統中電壓或電流波形發生偏移于正常的正余弦特征和規定幅值波動的情況，這種偏移一般是由電力系統中設備故障、工況異常、偶然事件、狀態突變等原因導致，因此可以認為復合電能質量擾動反應了當前的非理想工作情況和信息；同時復合電能質量擾動也會影響其它正常設備的工作或造成不可逆轉的損害，如影響異步電機的轉速、測量設備的精準度、電力電子設備的壽命等。目前針對復合電能質量擾動的治理方案主要是依據擾動類型進行正對性治理，因此準確、可靠、快速地辨識擾動類型對復合電能質量擾動治理具備重要意義和積極的推動作用。
2、目前復合電能質量擾動治理一個非常主流的方法之一是利用先進的深度學習模型進行綜合辨識，但目前先進神經網絡模型主要是針對二維圖像進行設計，即若輸入的為二維圖像會更加契合模型的結構，實現更好的接入和調整。若直接對時間序列進行堆疊會導致編碼信息太小，因為先進神經網絡模型的第一層通常為卷積池化等操作，很難有效地利用信息；因此部分學者選著設計編碼方案將一維的按照時間序列鋪開的復合電能質量擾動轉換為二維圖像。目前主流的一維時間信號序列到二維圖像的編碼方法有遞歸圖、格拉姆角場、馬爾可夫轉移場等，但是這種編碼方法忽略了復合電能質量擾動的幅值依賴特點，同時也忽視了復合電能質量信號的多周期性特點，即通常用于轉換的復合電能質量擾動信號不僅是一種需要注意幅值關系的信號，更是一種輸入為多個正余弦周期的復合信號。
技術實現思路
1、本專利技術所為了解決
技術介紹
中存在的技術問題，目的在于提供了一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，具體是一維信號到二維圖像的轉換方法，能夠實現對復合電能質量擾動信號的可靠、高效、充分的全局編碼。
2、為了解決技術問題，本專利技術的技術方案是：
3、一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，所述方法包括：
4、s1：統計全局樣本的分布范圍[xmin,xmax]，確認劃分分位數單元數目q，并設定輸入數據周期數l；
5、s2：確定輸入信號長度，并記該輸入信號為xt，根據所述周期數劃分信號為等長的l個信號；
6、s3：構造轉移原點矩陣s和轉移距離矩陣d；
7、s4：基于劃分的等長的l個信號，統計轉移概率，統計計算得到l個轉移概率矩陣m；
8、s5：基于所述轉移原點矩陣s和轉移距離矩陣d及轉移概率矩陣m，計算得l個周期內遷移概率矩陣r；
9、s6：基于計算得到的遷移概率，計算能級間跳躍的概率；
10、s7：對步驟s6的計算結果進行編碼和可視化，得到二維圖像。
11、進一步，所述步驟s1包括：
12、全局樣本分布統計：對所有可用樣本的數據進行全面分析，以獲得信號的全局分布特點；包括計算樣本的最小值、最大值、均值、標準差統計量，從而識別信號在不同條件下的整體特征；
13、確認分位數單元數目：根據全局樣本的分布情況，確定需要劃分的分位數單元數，將信號的幅度范圍分為多個單元，每個單元代表一定的分布范圍，可設定為幾個常用的分位數；在設置分位數單元數時，結合信號變化的邊界進行劃分，確保分位數劃分邊界與信號特征的區分邊界盡量重合；
14、設定輸入數據周期數l：輸入數據的周期數l是根據信號的實際周期特性來設定的，通過觀察信號的周期性特征以及對應的頻譜分析方式進行判斷。
15、進一步，在所述步驟s2中：利用輸入信號的長度進行劃分，若輸入信號有m個采樣點，可劃分為l個周期，則每個周期的采樣點數為n個采樣點，其中滿足m＝n×l條件,則每個周期為x＝{x1,x2,...xt,...,xn}。
16、進一步，所述步驟s3包括：
17、利用上述劃分得到的單個周期信號進行劃分，單周期信號為x＝{x1,x2,...xt,...,xn}，因此按照公式1、公式2、公式3的計算方法即可得到；具體過程為：對于任何給定幅值分布[xmin,xmax]的信號x＝{x1,x2,...xt,...,xn}，可劃分q個分位數單元，每個分位數單元的寬度為公式1計算獲得；
18、qj＝[j-1,j]*(xmax-xmin)/q(公式1)
19、對于任意采樣點只要幅值滿足xt∈qj，認為其屬于該分位數區間，因此依據時間流逝的相互作用關系可以統計任意兩個分位數區間的轉移概率可通過公式2求得；
20、
21、對于劃分為q個分位數單元的信號，必存在一個完整的大小為q×q的轉移概率矩陣m，即使公式如公式3；
22、
23、其中對角線元素為自轉移概率，表示時間信號域采樣點在該時刻的下一時刻仍處于該分位數幅值區間的概率；因為周期數為l，所以會統計得到l個轉移概率矩陣m，其中l個轉移概率矩陣m的順序與周期開始的先后順序進行對應。
24、進一步，所述步驟s4，構造轉移原點矩陣s和轉移距離矩陣d包括：
25、根據公式4和公式5構造轉移原點矩陣s和轉移距離矩陣d，使上述步驟s3的轉移信息有基準參考；
26、
27、其中⊙為哈達瑪積，為矩陣對應元素相乘，find(m)為索引函數，返回矩陣m中非零元素的索引矩陣。
28、進一步，所述步驟s5包括：
29、利用上述步驟s3和s4計算得到的轉移原點矩陣s、轉移距離矩陣d和l個轉移概率矩陣m按照公式6的方法計算得到周期內遷移概率矩陣r，其中計算得到的周期內遷移概率矩陣r個數為l個，并與周期開始的先后順序進行對應；
30、其中周期內遷移概率矩陣r的目的是解決只利用轉移概率進行編碼會忽略分位數區間的相互距離關系的問題，其中周期內遷移概率矩陣r的計算方法如公式6：
31、r＝s+m⊙d(公式6)
32、其中⊙為哈達瑪積，為矩陣對應元素相乘。
33、進一步，所述步驟s6包括：
34、利用公式7計算不同周期之間的轉移概率，不同周期間分為數區間之間變遷要比相同周期內分位數區間變遷和自由移動困難；對于含有l個周期的信號而言，依據遷移概率統計結果必然存在l個轉移概率矩陣m、轉移原點矩陣s、轉移距離矩陣d和周期內遷移概率矩陣r，其中記rl為第l個周期的周期內遷移概率矩陣，并依次類推；因此需要計算不同周期間分位數區間之間躍遷概率，首先認為分位數區間內分布是集中的，分位數區間內分布的分布情況是波動的，得到第g個周期的能量分布平均值為eg，其中g∈[1,l]；同時用表示第t個采樣點xt所處的第g個周期能量平均值所處的分位數區間數；這樣不同周期的分位數區間分布跳躍的概率計算公式如下：
35、
36、其中，第l個采樣點xl幅值關系上位于第qi個分位數區間，時序關系上位于第g個周期，周期能量均值為所處的分位數區間為第m個采樣點xm幅值關系本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，在所述步驟S2中：利用輸入信號的長度進行劃分，若輸入信號有M個采樣點，可劃分為L個周期，則每個周期的采樣點數為N個采樣點，其中滿足M＝N×L條件,則每個周期為X＝{x1,x2,...xt,...,xN}。
3.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
4.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟S4，構造轉移原點矩陣S和轉移距離矩陣D包括：
5.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟S5包括：
6.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟S6包括：
7.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟S7包括：對于連續采樣L個周期，采用長度為M的時間序列X＝{x1,x2,...xt,...,xM}，編碼為M×M的矩陣，其編碼規則如公式8；因此最終的朗道能級躍遷場編碼結果如公式9；可視化是指按照值的分布情況轉換成顏色深淺或者色彩不同的圖像；
8.一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼系統，所述系統應用于權利要求1-7中任一所述的方法，所述系統包括：
9.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現權利要求1至7中任一項所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法。
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【技術特征摘要】
1.一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，在所述步驟s2中：利用輸入信號的長度進行劃分，若輸入信號有m個采樣點，可劃分為l個周期，則每個周期的采樣點數為n個采樣點，其中滿足m＝n×l條件,則每個周期為x＝{x1,x2,...xt,...,xn}。
3.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟s3包括：
4.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟s4，構造轉移原點矩陣s和轉移距離矩陣d包括：
5.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟s5包括：
6.根據權利要求1所述的一種復合電能質量擾動信號轉二維圖像的編碼方法，其特征在于，所述步驟s6包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊志華，黃志威，曾強，袁淼，王花蕊，張廣偉，陳慶虹，董亞文，吳潔婷，張偉平，徐淑珍，盧梓峰，
申請(專利權)人：廣東電網有限責任公司東莞供電局，
類型：發明
國別省市：
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