技术摘要：
本发明公开了一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器，涉及脉冲噪声滤除技术领域，包括获取实测的功率信号序列；将功率信号序列进行分段处理，并将分段后的数据重新排列组成功率矩阵；确定控制参数；对功率矩阵进行奇异值分解得到第一矩阵、第二矩阵以及对角矩阵；根  全部
背景技术：
随着智能电网的发展，家庭用电负荷的分析变得越来越重要。通过用电负荷的分 析，家庭用户可以及时获得每个电器的用电信息，以及电费的精细化清单；电力部门可以获 得更详尽的用户用电信息，并可以提高用电负荷预测的准确度，为电力部门提供统筹规划 的依据。同时，利用每个电器的用电信息，可获知用户的用电行为，这对于家庭能耗评估和 节能策略的研究具有指导意义。 当前用电负荷分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵 入式负荷分解方法不需要在负荷的内部用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总 信息即可获得每个用电设备的负荷信息。非侵入式负荷分解方法具有投入少、方便使用等 特点，因此，该方法适用于家庭负荷用电的分解。 非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节。最初 的开关事件检测以有功功率P的变化值ΔP作为开关事件检测的判断依据，方便且直观。这 是因为任何一个用电设备的运行状态发生变化，其所消耗的功率值也必然发生改变，并且 该改变也将会在所有电器所消耗的总功率中体现出来。这种方法除了需要设置功率变化值 的合理阈值，还需要解决事件检测方法在实际应用中存在的问题，例如某些电器启动时刻 的瞬时功率值会出现较大的尖峰(马达启动电流远大于额定电流)，会造成电器稳态功率变 化值不准确，从而影响对开关事件检测的判断，这种尖峰其实就是脉冲噪声；而且不同家用 电器的暂态过程或长或短(脉冲噪声的持续时间和发生频率相差较大)，因此功率变化值的 确定变得较为困难；由于电能质量的变化(如电压突降)有功功率会出现突变的情况，这样 很可能会出现误判。 因此，开关事件检测过程中，对功率信号进行滤波是很重要的一步，常用的消除背 景噪声的方法是低通滤波器和中值滤波器。 尽管低通滤波器可以有效地滤除背景噪声，并能在一定程度上保持信号的突变 性。但是，鉴于信号突变点(功率发生跳变的地方)对于确定开关事件的重要性，希望滤波器 不要改变功率信号的突变性，但是低通滤波器往往做不到这一点，低通滤波器会使得突变 点不再陡峭，变得光滑，使得突变时间(对应于开关事件的发生时间)难以确定。 中值滤波器在保持信号突变性以及滤除脉冲噪声方面表现突出，但是对于连续发 生的强脉冲噪声，其滤波效果欠佳。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及 滤波器，对于频繁发生的、幅度较大的脉冲噪声具有较好的滤除作用，同时也可以较好地保 4 CN 111585544 A 说　明　书 2/5 页 持功率信号的突变特性。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 一种功率信号脉冲噪声滤除的方法，所述方法包括： 获取实测的功率信号序列；所述功率信号序列的长度为N； 将所述功率信号序列进行分段处理，并将分段后的数据重新排列组成功率矩阵； 所述功率矩阵为NR行NC列矩阵； 确定控制参数； 对所述功率矩阵进行奇异值分解，得到第一矩阵、第二矩阵以及对角矩阵； 根据所述对角矩阵和所述控制参数，计算滤波矩阵； 根据所述第一矩阵、所述第二矩阵以及所述滤波矩阵，计算新功率矩阵；所述新功 率矩阵为滤除脉冲噪声的功率矩阵。 可选的，在计算新功率矩阵之后，所述方法还包括：将所述新功率矩阵中数据进行 整理，截取前N个数据组成最优功率信号序列；所述最优功率信号序列为滤除脉冲噪声的功 率信号序列。 可选的，所述将所述新功率矩阵中数据进行整理，截取前N个数据组成最优功率信 号序列，具体包括： 将所述新功率矩阵的第一行数据作为第一段数据，第二行数据作为第二段数据， 以此类推，最后一行数据作为最后一段数据，将这些段数据按照顺序连接起来，并截取前N 个数据组成最优功率信号序列。 可选的，所述将所述功率信号序列进行分段处理，并将分段后的数据重新排列组 成功率矩阵，具体包括： 确定分段约束条件；所述分段约束条件为分为NR段，每段含有NC个数据，且当N＜NR ×NC时，用零补足最后一段数据的约束条件；其中， 符号 表示上取整； 将所述功率信号序列中的数据按照所述分段约束条件进行分段处理； 将分段后的数据按照一段数据为一行形式排列组成功率矩阵。 可选的，所述控制参数为 可选的，所述根据所述对角矩阵和所述控制参数，计算滤波矩阵，具体包括： 根据以下公式计算滤波矩阵，所述公式为 F为滤波矩阵；fij为滤波矩阵中的第i行第j列元素，且当 对角矩阵Σ的第i行第j列元素σij＞α，则fij＝σij-α； 对角矩阵Σ的第i行第j列元素σij＜-α，则fij＝σij α； 对角矩阵Σ的第i行第j列元素σ≥σij≥-α，则fij＝0； 其中，σ为常数值；σij对角矩阵Σ中的第i行第j列元素。 可选的，根据所述第一矩阵、所述第二矩阵以及所述滤波矩阵，计算新功率矩阵， 5 CN 111585544 A 说　明　书 3/5 页 具体包括：根据以下公式计算新功率矩阵；所述公式为P*＝UFVT；其中，P*为新功率矩阵；U为 第一矩阵；V为第二矩阵；T为转置。 一种功率信号脉冲噪声滤除的滤波器，所述滤波器包括： 功率信号序列获取模块，用于获取实测的功率信号序列；所述功率信号序列的长 度为N； 功率矩阵组成模块，用于将所述功率信号序列进行分段处理，并将分段后的数据 重新排列组成功率矩阵；所述功率矩阵为NR行NC列矩阵； 控制参数确定模块，用于确定控制参数； 功率矩阵分解模块，用于对所述功率矩阵进行奇异值分解，得到第一矩阵、第二矩 阵以及对角矩阵； 滤波矩阵计算模块，用于根据所述对角矩阵和所述控制参数，计算滤波矩阵； 新功率矩阵计算模块，用于根据所述第一矩阵、所述第二矩阵以及所述滤波矩阵， 计算新功率矩阵；所述新功率矩阵为滤除脉冲噪声的功率矩阵。 可选的，所述滤波器还包括：最优功率信号序列确定模块； 所述最优功率信号序列确定模块，用于将所述新功率矩阵中数据进行整理，截取 前N个数据组成最优功率信号序列；所述最优功率信号序列为滤除脉冲噪声的功率信号序 列。 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果： 本发明提供了一种功率信号脉冲噪声滤除的方法及滤波器。此方法或滤波器充分 利用了功率信号与脉冲噪声在稀疏度上的差别，根据子空间重构的方法滤除脉冲噪声。此 方法或滤波器对于频繁发生的，幅度较大的脉冲噪声具有较好的滤除作用，同时也可以较 好地保持功率信号的突变特性。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为现有技术中能量分解示意图； 图2为本发明实施例功率信号脉冲噪声滤除方法的流程示意图； 图3为本发明实施例数据分段和矩阵排列的示意图； 图4为本发明实施例功率信号脉冲噪声滤除滤波器的结构示意图。