[发明专利]一种改进的双馈风力发电系统谐波检测方法

说明书

本发明公开了一种改进的双馈风力发电系统谐波检测方法，其步骤：1)对不同风速和风况下双馈风电系统中含谐波的电流信号进行采样；2)根据谐波信号的分形维数，不断调整小波去噪的阈值参数，利用小波变换分段去除噪声；3)将去噪后的信号通过一个基于切比雪夫I型的高通数字滤波器，利用改进的EMD方法对谐波进行EMD分解，对每一个IMF分量进行希尔伯特变换，检测出风电场谐波信号中存在的各次谐波分量。使用本发明的方法对双馈风力发电系统进行谐波分析，不仅能够准确检测出风电场谐波信号中存在的各次谐波分量，还能体现谐波信号发生突变的时间点，使谐波信号的分解结果更加准确。

技术领域

本发明属于谐波检测领域，特别涉及一种改进的双馈风力发电系统谐波检测方法。

背景技术

风力发电凭借着其独特的优势，风电技术正以前所未有的速度发展。然而双馈型风力发电机使用大功率交直交变流装置，在变化的风速下运行，它将产生大量谐波电流，严重威胁到电力系统安全稳定、经济运行，因此，对风电系统中风电机组向公共连接点注入的谐波电流进行检测十分重要。

由于从风电场中获取的谐波信号是非平稳、非线性的信号，并且含有大量的噪声信号，所以不能直接用于进行谐波检测，为提高检测精度，需要对该信号进行去噪处理。信号去噪是信号分析领域的一个重要内容之一，目前常用的信号去噪算法主要包括小波变换，自适应滤波及形态学算法等。对于小波变换而言，去噪所得的波形波动相对较大，而采用分形理论去噪所得的波形所含噪声分量也相对较大。

目前，常用的谐波检测方法有模拟滤波器法、基于傅里叶变换的谐波检测法、基于小波变换的谐波检测法、基于瞬时无功功率理论的谐波检测法、基于希尔伯特-黄变换的谐波检测法等。这些方法都有各自的优缺点，使用范围也有所限制。对于风力发电系统中具有随机性、非平稳性等特点的谐波，传统谐波检测方法在分析时均存在不同程度的局限，而基于希尔伯特-黄变换的谐波检测法能够对非平稳信号进行检测，十分适合对风电系统中含谐波的电流信号进行检测，但在包络线拟合和模态混叠等方面还有一些缺陷，有待进一步改进。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种改进的双馈风力发电系统谐波检测方法，旨在对含双馈异步发电机的风力发电系统的并网电流进行谐波检测分析，有利于提高不同风况下的电流谐波信号的去噪效果和谐波分量的检测精度，能够改善模态混叠现象和包络线拟合效果；同时，对于风电系统中对非平稳、非线性的信号，能够准确检测出风电场谐波信号中存在的各次谐波分量，并能体现谐波信号发生突变的时间点，使谐波信号的分解结果更加准确。

为实现上述目的，本发明提供一种改进的双馈风力发电系统谐波检测方法，包括以下步骤：

步骤一、在不同风速和风况下，对双馈风电系统的风电机出口处某一相电流波形进行采样；

步骤二、根据谐波信号的分形维数，不断调整小波去噪的阈值参数，根据采样点每个子段的小波阈值，分别对每个子段进行小波分解，利用小波阈值对其进行去噪，再进行小波重构，得到去噪后的波形；

步骤三、将去噪后的电力系统谐波信号通过一个基于切比雪夫I型的高通数字滤波器，并利用改进的EMD方法对谐波进行EMD分解；最后对每一个IMF分量进行希尔伯特变换，得到各IMF相对应的瞬时幅值和瞬时频率，检测出风电场谐波信号中存在的各次谐波分量。

进一步，步骤一中，在不同风速和风况下，对双馈风电系统的风电机出口处某一相电流波形进行采样，定义所得采样样本为x1,x2,...,xn，采样时间间隔为Δt，再将这n个采样点划分为m个子段，每个子段包含128个采样点。