[發明專利]基于VMD初始化S變換的混合動力系統電能質量擾動檢測與評估方法

有效

• 申請號: 201811020414.5
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109374997B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 徐艷春;高永康;李振興;李振華
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G06K9/62
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.基于VMD初始化S變換的混合動力系統電能質量擾動檢測與評估方法，其特征在于：首先，通過從PQ擾動信號中提取F1、F2統計特征量，作為接入混合動力系統分布式能源分類的標準；其次，通過VMD初始化S變換，對包含最大特征信息的模態函數進行S變換多分辨率分解，提取F3-F7特征量作為FCM聚類算法的輸入，對每種分布式能源接入條件下由于操作事件改變引起的PQ擾動進行分類，對每一類電能質量擾動的100個數據集進行了測試，為了確定算法的可行性和有效性，在提出的方法和現有方法之間的百分比準確性方面進行比較，驗證了仿真結果的有效性；最后，提出了電能質量評價指標，并在該指標下對9類擾動情況的電能質量影響因子進行評估；

統計特征量F1表示擾動信號峰度，F2表示擾動信號與正弦信號幅值最大偏差；

其中，x表示原始信號數據的數組；σ表示x的標準偏差；μ表示x的平均值；E是期望值；F3-F7統計特征量如下描述：

F3：S矩陣的均值，

F3＝mean(abs(j,n)) (3)；

F4：S矩陣的標準差，

F4＝std(abs(j,n)) (4)；

F5：S矩陣的方差，

F5＝var(abs(j,n)) (5)；

F6：表明S變換的頻率等高線能量大小，

F6＝(abs(S(j,n)))² (6)；

F7：S矩陣最大偏差，

F7＝max(s(j,n))-F3 (7)；

電能質量評價指標PQI如式(9)所示：

ΔA：擾動信號最大偏差；

RMSE：包含最大特征量的模態函數與原始信號之間的均方根誤差；

THD_v：電壓諧波畸變率；

t:擾動持續時間；

α，β，γ分別代表最大偏差、均方根誤差、電壓諧波畸變率對應的權重。

2.基于VMD初始化S變換的混合動力系統電能質量擾動檢測與評估方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：搭建混合動力系統，作為測試算法有效性的實驗平臺；

步驟2：采用變分模態分解(VMD)，對擾動信號分解得到模態函數(BLIMF)，進行電能質量擾動檢測；

步驟3：對擾動信號求取統計特征量F1、F2并設定閾值作為分類標準；

步驟4：對包含最大特征信息的BLIMF函數進行S變換多分辨率分解得到S變換矩陣；

步驟5：通過S變換矩陣，計算F3-F7類統計特征量，作為模糊C均值聚類(FCM)算法的輸入；

步驟6：根據步驟2求得的F1、F2統計特征量，作為混合動力系統接入的不同分布式能源分類依據；根據步驟3求得的F3-F7統計特征量，作為混合動力系統操作事件改變的分類依據；

步驟7：提出電能質量評價指標PQI，并在該指標下對混合動力系統下擾動信號進行評估。

3.根據權利要求2所述基于VMD初始化S變換的混合動力系統電能質量擾動檢測與評估方法，其特征在于：所述步驟1中，所搭建的混合動力系統是一個IEEE-13總線配電網，連接到額定功率為5MVA，運行電壓為4.16kV和0.48kV的電網，通過連接分布式電源將其改造為混合動力系統。

4.根據權利要求2所述基于VMD初始化S變換的混合動力系統電能質量擾動檢測與評估方法，其特征在于：所述步驟4中，所述S變換矩陣采用幅值A(τ,t)、相位作為計算依據；

S變換矩陣表達式為：

其中：i是復數單位，τ為時間常量，f為頻率，A(τ,f)＝|S(τ,f)|代表S變換矩陣的幅值矩陣，代表S變換矩陣的相位矩陣。