中国电机工程学报 2009, 29(34) 115-121 DOI:     ISSN: 0258-8013 CN: 11-2107/TM

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雷电流波形
参数估计
粒子群优化算法(PSO)
Nelder- Mead单纯形算法
Heidler雷电流函数
特征参数
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吴广宁
隋彬
李瑞芳
曹晓斌
樊春雷
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雷电流波形参数估计仿真研究
刘平1,吴广宁1,隋彬2,李瑞芳1,曹晓斌1,樊春雷1,蒋伟1
1.西南交通大学电气工程学院,2.二滩水电开发有限责任公司官地建设管理局
摘要

雷电流波形由波前时间、波尾时间及雷电流陡度因子表征,对电力电子系统的雷电防护具有重要意义。针对含噪雷电流波形的多参数估计问题,提出了一种多群落粒子群优化算法(Nelder-Mead particle swarm optimization,NMPSO),对雷电流特征参数构成的粒子群整体按粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)处理,每个子群落按Nelder-Mead单纯形法处理,有效解决了粒子群优化过程中的停滞问题。Heidler雷电流函数的测试表明,当信噪比在5~40 dB内变化时,函数匹配相关系数为0.854 6~0.999 9。此外,NMPSO算法在Heidler雷电流函数参数估计中具有很强的抑噪能力,该文为雷电流波形测量装置提供了一种快速有效的数值算法,因而具有一定的研究价值和工程意义。

关键词 雷电流波形   参数估计   粒子群优化算法(PSO)   Nelder- Mead单纯形算法   Heidler雷电流函数   特征参数  
Simulation Research on the Lightning Current Waveform Parameter Estimation
LIU Ping1, WU Guang-ning1, SUI Bin2, LI Rui-fang1, CAO Xiao-bin1, FAN Chun-lei1, JIANG Wei1
1. School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University
2. Guandi Bureau of Construction and Management, Ertan Hydropower Development Company Ltd.
Abstract:

Return stroke current waveform (RSCW), characterized by the front time, tail time, and current steepness factor, is of great importance for the lightning protection of electric and electronic systems. Focusing on the multi-parameter estimation of RSCW contaminated by measured noise, the paper puts forward a novel numerical algorithm, i.e. Nelder-Mead particle swarm optimization (NMPSO), in which a particle swarm consisting of lightning current character parameters was tackled in the Particle Swarm Optimization (PSO), and each sub-swarm was processed in the Nelder-Mead (NM) algorithm. Therefore, stagnation can be effectively eliminated in the process of PSO. The simulation results of the Heidler’s lightning current expression showed that correlation coefficients of curve match vary from 0.854 6 to 0.999 9 as the signal-noise ratio increasing from 5 dB to 40 dB. In addition, the application of NMPSO in the parameter estimation of the Heidler’s lightning current expression manifests the super noise-resistant ability. As a result, the proposed numerical algorithm with fast and effective properties can be successfully applied to parameter estimation of lightning current waveform in different expressions and to data compression in lightning measurement systems; it is valuable for engineering evaluation and lightning research.

Keywords: lightning current waveform   parameter estimation   particle swarm optimization (PSO)   Nelder-Mead simplex algorithms   Heidler’s lightning current expression   character-istic parameter.  
收稿日期 2008-11-11 修回日期 2009-04-27 网络版发布日期 2009-12-10 
DOI:
基金项目:

教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-07-0718)。

通讯作者: 刘平
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