[發明專利]一種電力系統的次/超同步諧波檢測方法

有效

• 申請號: 201611122173.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106771594B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 謝小榮;賀靜波;宋瑞華;張鋒;郭小龍;陳軍;占穎
• 申請（專利權）人: 清華大學;國家電網公司;中國電力科學研究院;國網新疆電力公司
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種電力系統的次/超同步諧波檢測方法，包括：提取并分離工頻分量；根據模態混疊條件進行分組；提取含有最高頻率諧波分量的分組信號并判斷是否發生模態混疊；發生模態混疊時進行頻移調制，經驗模態分解得到該組所含的各次/超同步諧波對應的固有模態函數；進行幅值相位和頻率補償；希爾伯特變換得到該組次/超同步諧波的瞬時頻率和幅值；分離該組次/超同步諧波；重復上述步驟直至分離所有分組。本發明具有如下優點：基于信號調制的頻移方法，通過增大兩個次/超同步諧波分量的頻率比，擴展經驗模態分解的信號分解范圍，適用于電力系統次/超同步諧波的實時精確檢測。

技術領域

本發明涉及電力系統動態監測與電能質量技術領域，具體涉及一種電力系統的次/超同步諧波檢測方法。

背景技術

近年來，風電、光伏等新型可再生能源發電迅速擴展，其滲透率不斷提高，由風電機組控制器與交流電網之間的相互作用引起的次同步振蕩問題日益凸顯，影響電網和設備的安全運行，甚至造成嚴重的穩定性事故或設備損傷，危害極大。

次同步振蕩在電網中主要表現為幅值較大的持續增長(發散)或恒幅的次同步和/或超同步電流、電壓和功率諧波，準確檢測次/超同步諧波的幅值、頻率等特征參數，有助于深入分析電力系統次同步振蕩特性，從而有效抑制振蕩，保障機組及電力系統穩定運行。

電力系統次/超同步諧波具有非線性、非平穩性特性，而傳統的傅里葉方法不能準確得到振蕩模式的時變特性，因此難以有效檢測次/超同步諧波。1998年，美國宇航局Norden E.Huang等人提出了針對非線性、非平穩信號的自適應分析方法——希爾伯特·黃變換(Hilbert-Huang Transform，HHT)，HHT分為兩步，第一步為經驗模態分解(EmpiricalMode Decomposition,EMD)，第二步為希爾伯特變換。其中EMD是HHT的核心部分，將信號中多個組成分量分解成一系列固有模態函數(Intrinsic Mode Function,IMF)，使得每一瞬間每一個IMF只有一個頻率，然后經過希爾伯特變換得到有實際物理意義的每一個IMF的瞬時幅值和瞬時頻率。但EMD方法應用中存在端點效應、模態混疊等問題，尤其是當信號中兩個組成分量的頻率在2倍頻內時，EMD無法將兩者分解開，產生模態混疊現象，降低了頻率分辨率。由于次/超同步諧波與基波或者次/超同步諧波之間的頻率接近2倍頻或在2倍頻內，因此這個缺點制約了HHT在次/超同步諧波檢測中的應用。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種電力系統的次/超同步諧波檢測方法，解決模態混疊問題。

為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種電力系統的次/超同步諧波檢測方法，包括以下步驟：S1：假設實測信號包含工頻分量和多個次/超同步諧波分量，如果工頻分量幅值超過頻率與其相近的次/超同步諧波幅值預設倍數時，將所述工頻分量從原信號中提取并分離；S2：通過對所述實測信號進行快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)，得到所述實測信號所含的各次/超同步諧波的大致頻率，將頻率比小于頻率比閾值的兩個諧波分量分為一組，直接進行EMD會發生混疊，將剩余諧波分量根據各自頻率所在區間進行分組；從而將所述實測信號所含的次/超同步諧波分量全部進行分組；S3：提取含有所述實測信號未分離部分最高頻率諧波分量的分組信號，根據預設混疊設定條件判斷所述分組信號是否使用信號頻移方法進行調制；S4：如果所述分組信號不需要調制，EMD得到所述分組所含的各次/超同步諧波對應的IMF，如果所述分組信號需要調制，則對經過調制的信號進行EMD，得到所述分組所含的各次/超同步諧波經過調制后對應的IMF；S5：對所有IMF的幅值、相位和頻率根據預設補償條件進行補償；S6：對補償后的函數進行希爾伯特變換得到所述分組所含的各次/超同步諧波的瞬時頻率和瞬時幅值；S7：將所述分組信號從所述實測信號中分離；S8：重復S3-S7，直至將所述實測信號中全部分組進行分離。