[發明專利]一種新能源電力系統低頻振蕩參數辨識方法

有效

• 申請號: 201811477327.2
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109617051B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 郝文波;徐茂達
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種新能源電力系統低頻振蕩參數辨識方法，其特征是：包括以下步驟，并且以下步驟順次進行，

步驟一、測量并獲得新能源電力系統輸出的振蕩信號L(t)，t表示采樣時間；

步驟二、利用局部均值分解法LMD對步驟一中獲得的振蕩信號L(t)進行分解，獲得PF分量，并利用PF分量重構振蕩信號L(t)；

步驟三、在分解出的PF分量里選定主導分量，利用TLS-ESPRIT總體最小二乘-旋轉矢量不變算法對主導分量進行辨識，得到該主導分量的振蕩參數，

其中，獲得PF分量的方法為：

1)找出信號L(t)的局部極值點p_i，任意兩個相鄰的局部極值點平均值記為q_i，則有：

其中，i為極值點的循環變量，

將式(1)中所有相鄰的局部極值點平均值q_i和q_i+1用折線連接，用滑動平均法對其進行平滑處理，獲得局部均值函數q₁₁(t)，t表示采樣時間；

2)根據包絡估計值公式獲得兩個相鄰局部極值點的包絡估計值b_i，

包絡估計值公式為：

將式(2)中所有相鄰的局部極值點的包絡估計值b_i和b_i+1用折線連接，用滑動平均法對其進行平滑處理，獲得包絡估計函數b₁₁(t)，t表示采樣時間；

3)將局部均值函數q₁₁(t)從振蕩信號L(t)中分離出來，得到信號x₁₁(t)為：

x₁₁(t)＝L(t)-q₁₁(t) (3)

4)用x₁₁(t)除以包絡估計函數b₁₁(t)，得到調頻信號m₁₁(t)為：

對m₁₁(t)重復步驟1)和步驟2)，獲得m₁₁(t)的包絡估計函數b₁₂(t)；

b₁₂(t)不等于1，m₁₁(t)為非純調頻信號，繼續步驟3)、步驟4)、步驟1)和步驟2)，迭代過程n次，直至b₁₂(t)等于1，繼續步驟3)和步驟4)獲得的m_1n(t)為純調頻信號；

5)將迭代過程中產生的所有包絡估計函數做乘積，獲得包絡信號b₁(t)為

b₁(t)＝b₁₁(t)b₁₂(t)…b_1n(t) (5)

6)將步驟5)中獲得的包絡信號b₁(t)與步驟4)中獲得的純調頻信號m_1n(t)做乘積，獲得振蕩信號L(t)的第一個PF分量，

設定第一個PF分量為P_F1，第k個PF分量為P_Fk，P_F1和P_Fk公式為：

P_F1＝b₁(t)m_1n(t) (6)

P_FK＝b₁(t)m_1k(t) (7)

7)將P_F1(t)分量從振蕩信號L(t)分離出來，獲得一次分解信號u₁(t)，將u₁(t)作為新的數據重復步驟1)至步驟6)，循環k次，直至u_k(t)為單調函數；

2.根據權利要求1所述的一種新能源電力系統低頻振蕩參數辨識方法，其特征是：所述振蕩參數包括阻尼比、頻率、相位和幅值。

3.根據權利要求1所述的一種新能源電力系統低頻振蕩參數辨識方法，其特征是：所述步驟三中獲得主導分量的振蕩參數的方法為：

設定主導分量L(n)由一個白噪聲和f個諧波組成：

式中:d_i是幅值矩陣D中的第i個元素，θ_i為第i個正弦波的相位,a_i為第i個正弦波的幅值,ω_i為第i個正弦波的頻率，m(n)是一零均值高斯白噪聲,t₁是采樣時間，n是信號采樣所需的循環變量；

使用N個采樣數據,將式(10)改寫為振蕩信號矩陣L：

L＝[L(0),L(1),…,L(N-1)]^T＝CD+M (10)

式中：C＝[c(ω₁),c(ω₂),…,c(ω_m)],D＝[d₁,d₂,…d_m]^T,

C為指數矩陣，D為幅值矩陣，L為振蕩信號矩陣，M為噪聲矩陣，為第m個諧波中的指數表達式；

設定C₁為C中去掉最后一行得到的新矩陣，C₂為C中去掉第一行得到的新矩陣，則：

C₂＝C₁ψ (11)

式中：是旋轉矩陣；

通過式(12)，計算并獲得ψ的特征值λ_i(i＝1,2,…,m)，

由式(10)計算并獲得在振蕩信號中提取的分解信號的頻率下各分量的阻尼比ξ_i和頻率f_i：

式中：t_s是采樣時間；σ_i是衰減系數；

根據相位θ_i和幅值a_i公式，分別獲得分解信號中各分量的相位θ_i和幅值a_i:

θ_i＝arg(d_i) (13)

a_i＝2|d_i| (14)

式中：d_i是幅值矩陣D中的第i個元素。