[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

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技術，包括：基于變分模態分解(VMD)初始化S變換技術對接入配電網的DG類型以及操作事件改變而產生的不同特征PQ擾動進行檢測分類識別。搭建了基于風能發電、光伏發電的IEEE?13節點的混合動力系統作為測試平臺驗證所提算法的有效性。首先，從PQ擾動信號中提取F1、F2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，從S變換矩陣中提取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。在所提方法和現有方法之間進行百分比準確性比較，驗證了所提算法的有效性；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。

技術領域

本發明屬于電能質量擾動信號檢測分類技術領域，具體涉及一種基于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。

背景技術

目前，電能質量監測已成為保護電氣和電子設備，識別干擾原因的重要環節。傳統的電能質量指在特定范圍內電力、電壓、頻率調節的可用性。隨著可持續發展的目標在電網中不斷深入，越來越多的可再生能源和分布式發電在配電網中集成。由于其具備隨機性、間歇性等特點，當大量集成時產生的電能質量擾動信號具備一定特點。它們利用電力電子設備作為電網的連口，固態開關器件、非線性負載、整流器和逆變器、繼電保護設備也是PQ擾動的原因。除了初始需求諧波失真、短時間內瞬變、電壓閃變等也成為電能質量中必須考慮的因素。PQ擾動如果不能及時發現并且降低擾動指標，可能會導致電力傳輸和配電網絡的中斷、設備損壞或效率降低，將會造成巨大的經濟損失。因此，PQ擾動監測尤為重要。如何在供電不中斷的情況下使電能質量迅速恢復成為當下研究重點和難點。在復雜的電力系統中，大量的PQ擾動數據很難進行分析和監測，智能化和自動化的算法使得當系統在面臨操作環境突變時，滿足用戶對電能質量的要求。

S變換是一種基于時間頻率的光譜定位技術，具有小波變換和短時傅里葉變換的優點，該變換給出了信號的分辨率，具有可調節功能的窗口函數，并且提供了分析PQ干擾信號的相位譜和振幅。即使在高電平噪聲下也可以實現高精度的轉換。人工智能方法通常用于確定PQ擾動的各種模式。

發明內容

本發明提供一種基于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，該方法具有較低的計算負擔，并能準確的將具有重疊特征的擾動進行分類。

本發明采取的技術方案為：

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，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。

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，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；