[发明专利]基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法

摘要

本发明涉及风电场电压波动检测方法，具体是一种基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法。本发明解决了现有风电场电压波动检测方法无法有效检测由多个电压波动组成的3p CFVFs的问题。基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：电压信号u(t)的采集；步骤S2：等间隔宽度Δf_b的选择；步骤S3：检测频率区间[f_min,f_max]的选择；步骤S4：各区间截止频率f_bi的选择；步骤S5：区间的选择；步骤S6：EIAMD分量矩阵的形成；步骤S7：EIAMD分量矩阵的列重构；步骤S8：EIAMD分量矩阵的行简化；步骤S9：瞬时幅值a_i(t)和瞬时频率f_i′(t)的计算；步骤S10：瞬时频率f_i′(t)的修正；步骤S11：边际谱h(t)的计算；步骤S12：m个电压波动的频率和幅值的求取。本发明适用于风电场3p CFVFs检测。

主权项

1.一种基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法，其中，EIAMD代表等间隔解析模态分解；3p代表三倍风机转动频率；CFVFs代表紧密频率电压波动；其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：电压信号u(t)的采集；电压信号表示为由工频电压和m个CFVFs调制而成，也能表示为2m+1个紧密频率间谐波相加而成；采集时，采样频率fs大于等于电压信号u(t)最高频率的2倍，频率分辨率等于采样时间T的倒数，采样频率fs和频率分辨率越高，采样点数N越多，计算量越大；步骤S2：等间隔宽度Δfb的选择；选择时，遵循以下原则：1)等于频率分辨率的整数倍；2)小于等于CFVFs最小频率差的一半；3)兼顾幅值的计算结果误差：间隔选择越小，能够检测出的最小频率差越小，但幅值误差越大；反之，能够检测出的最小频率差越大，幅值误差越小；一般地，为了保证一定的能够检测出的最小频率差，等间隔宽度Δfb应适当地小些；步骤S3：检测频率区间[fmin,fmax]的选择；fmin为检测频率的下限，fmax为检测频率的上限，一般选择为频率分辨率的整数倍；步骤S4：各区间截止频率fbi的选择；选择过程如下：根据等间隔宽度Δfb和检测频率区间[fmin,fmax]，确定各区间截止频率fbi，确定公式如下：fbi＝fmin+(i‑1)·Δfb；i＝2,3,…n；fb1＝fmin；fb(n+1)＝fmax；步骤S5：区间的选择；选择过程如下：根据各区间截止频率fbi，确定EIAMD的n+2个区间，n+2个区间表示为：(0,fb1]，[fb1,fb2]，[fb2,fb3]，…，[fb(n‑1),fbn],[fbn,fb(n+1)]，[fb(n+1),+∞]；步骤S6：EIAMD分量矩阵的形成；形成过程如下：根据各区间截止频率fbi，计算n+2个区间的各分量ui(t)，计算公式如下：ui(t)＝si(t)‑si‑1(t)；si(t)＝sin2πfbit·H[u(t)cos2πfbit]‑cos2πfbit·H[u(t)sin2πfbit]；i＝1,2,…n+1；s0(t)＝0；un+2(t)＝u(t)‑sn+1(t)；上式中：H[·]为Hilbert变换；根据n+2个区间的分量ui(t)，确定EIAMD分量矩阵的行；根据采样点数N，确定EIAMD分量矩阵的列；EIAMD分量矩阵表示为：u(n+2)×N；步骤S7：EIAMD分量矩阵的列重构；列重构过程如下：假设EIAMD分量矩阵各行的中间数据并采用中间数据代替两侧数据后重新构成EIAMD分量矩阵；重新构成后该矩阵由组成，并表示为：N＝[N₀,N₀,…,N₀]；步骤S8：EIAMD分量矩阵的行简化；行简化过程如下：将EIAMD分量矩阵的第2i‑1行和第2i行相加，选择适当的阈值，找出行中各行最大值小于阈值的行并删去，找出行中各行最大值大于等于阈值的行并保留，由此得到简化后的EIAMD分解分量矩阵；假设行中最大值小于阈值的行有l个,则简化后的EIAMD分量矩阵表示为：步骤S9：瞬时幅值ai(t)和瞬时频率f′i(t)的计算；计算公式如下：步骤S10：瞬时频率f′i(t)的修正；修正过程如下：统计每个瞬时频率f′_i(t)中各频率出现的频次，并选择出现频次最高的频率代替所有瞬时频率，由此得到修正后的瞬时频率f_i(t)，步骤S11：边际谱h(t)的计算；计算公式如下：式中：Re为取实部，j为虚数单位；在边际谱h(t)中，幅值非零的频率即为计算出来的间谐波频率，幅值即为间谐波频率所对应的幅值，挑选出幅值最大的前2m+1个幅值及其所对应的频率，即为紧密频率间谐波的幅值和频率；步骤S12：m个电压波动的频率和幅值的求取；求取过程如下：将步骤S11中得到的2m+1个紧密频率间谐波的频率按照由小到大的顺序排列，则第m+1个间谐波的频率fm+1即为工频电压频率，其对应的幅值为um+1，其余紧密频率间谐波的频率关于工频电压频率fm+1对称，且对称的两紧密频率间谐波具有近似相等的幅值；根据紧密频率间谐波的频率及其所对应的幅值，计算m个电压波动的频率和幅值，计算公式如下：i＝1,2,…,m；上式中：m个电压波动的频率为m个电压波动的幅值为u_i+u_2m+2‑i。