[发明专利]一种电力系统的次/超同步谐波检测方法

说明书

本发明公开了一种电力系统的次/超同步谐波检测方法，包括：提取并分离工频分量；根据模态混叠条件进行分组；提取含有最高频率谐波分量的分组信号并判断是否发生模态混叠；发生模态混叠时进行频移调制，经验模态分解得到该组所含的各次/超同步谐波对应的固有模态函数；进行幅值相位和频率补偿；希尔伯特变换得到该组次/超同步谐波的瞬时频率和幅值；分离该组次/超同步谐波；重复上述步骤直至分离所有分组。本发明具有如下优点：基于信号调制的频移方法，通过增大两个次/超同步谐波分量的频率比，扩展经验模态分解的信号分解范围，适用于电力系统次/超同步谐波的实时精确检测。

技术领域

本发明涉及电力系统动态监测与电能质量技术领域，具体涉及一种电力系统的次/超同步谐波检测方法。

背景技术

近年来，风电、光伏等新型可再生能源发电迅速扩展，其渗透率不断提高，由风电机组控制器与交流电网之间的相互作用引起的次同步振荡问题日益凸显，影响电网和设备的安全运行，甚至造成严重的稳定性事故或设备损伤，危害极大。

次同步振荡在电网中主要表现为幅值较大的持续增长(发散)或恒幅的次同步和/或超同步电流、电压和功率谐波，准确检测次/超同步谐波的幅值、频率等特征参数，有助于深入分析电力系统次同步振荡特性，从而有效抑制振荡，保障机组及电力系统稳定运行。

电力系统次/超同步谐波具有非线性、非平稳性特性，而传统的傅里叶方法不能准确得到振荡模式的时变特性，因此难以有效检测次/超同步谐波。1998年，美国宇航局Norden E.Huang等人提出了针对非线性、非平稳信号的自适应分析方法——希尔伯特·黄变换(Hilbert-Huang Transform，HHT)，HHT分为两步，第一步为经验模态分解(EmpiricalMode Decomposition,EMD)，第二步为希尔伯特变换。其中EMD是HHT的核心部分，将信号中多个组成分量分解成一系列固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)，使得每一瞬间每一个IMF只有一个频率，然后经过希尔伯特变换得到有实际物理意义的每一个IMF的瞬时幅值和瞬时频率。但EMD方法应用中存在端点效应、模态混叠等问题，尤其是当信号中两个组成分量的频率在2倍频内时，EMD无法将两者分解开，产生模态混叠现象，降低了频率分辨率。由于次/超同步谐波与基波或者次/超同步谐波之间的频率接近2倍频或在2倍频内，因此这个缺点制约了HHT在次/超同步谐波检测中的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种电力系统的次/超同步谐波检测方法，解决模态混叠问题。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种电力系统的次/超同步谐波检测方法，包括以下步骤：S1：假设实测信号包含工频分量和多个次/超同步谐波分量，如果工频分量幅值超过频率与其相近的次/超同步谐波幅值预设倍数时，将所述工频分量从原信号中提取并分离；S2：通过对所述实测信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)，得到所述实测信号所含的各次/超同步谐波的大致频率，将频率比小于频率比阈值的两个谐波分量分为一组，直接进行EMD会发生混叠，将剩余谐波分量根据各自频率所在区间进行分组；从而将所述实测信号所含的次/超同步谐波分量全部进行分组；S3：提取含有所述实测信号未分离部分最高频率谐波分量的分组信号，根据预设混叠设定条件判断所述分组信号是否使用信号频移方法进行调制；S4：如果所述分组信号不需要调制，EMD得到所述分组所含的各次/超同步谐波对应的IMF，如果所述分组信号需要调制，则对经过调制的信号进行EMD，得到所述分组所含的各次/超同步谐波经过调制后对应的IMF；S5：对所有IMF的幅值、相位和频率根据预设补偿条件进行补偿；S6：对补偿后的函数进行希尔伯特变换得到所述分组所含的各次/超同步谐波的瞬时频率和瞬时幅值；S7：将所述分组信号从所述实测信号中分离；S8：重复S3-S7，直至将所述实测信号中全部分组进行分离。