【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源电力系统稳定性分析领域，具体涉及一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法、系统。
技术介绍
1、高比例电力电子设备和高比例新能源已逐渐成为电力系统快速发展的关键组成，在实现系统清洁化与提高可控性的同时，电网运行的复杂性和动态不确定性也不断增强，其可能引发的稳定性问题越发严重。新能源发电存在很强的波动性与随机性，其与电网之间的相互作用，会引发频率在较宽频带内的功率振荡问题，一旦未及时发现并予以抑制，将会对系统安全稳定运行造成极大威胁，严重时甚至导致系统解列。因此，尽早检测出振荡并予以抑制对系统运行至关重要，而如何在各种干扰及噪声环境下准确辨识出振荡模态，从而确定振荡性质是后期抑制的基础。
2、随着更大容量，远距离的风电场并网外送，快速响应的电力电子设备与电网动态交互作用产生的宽频振荡问题，其振荡信号呈现多模态、非线性、时变性特征，辨识越发困难。目前，针对电力系统的振荡辨识主要分为基于模型和基于信号分解，前者一般需要收集系统详细参数以构建分析模型，然后通过参数估计或数值计算求解状态参数，常用包括特征值分析法、矩阵束算法、随机子空间等；后者则随着广域量测系统的大规模使用被广泛研究，各式的模态分解类算法、傅里叶变换类算法以及适用于机械振动分析的相关算法被应用于振荡信号分析。这些辨识方法各有优势但都存在不足，为适应复杂、动态、多模态、非线性的振荡信号分析，不少学者采用融合多个算法，优势互补，或结合智能算法实现参数的快速辨识。
3、因此，需要尽量消除噪声干扰，解决传统变分模态分解vmd模态个数
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法、系统，能够极大地消除噪声干扰，解决传统变分模态分解vmd模态个数难以确定的问题。
2、技术方案：本专利技术的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，包括：
3、数据获取：获取风电场风机出口电压、电流与功率，及并网输电线路电流波形数据；
4、数据预处理：设计合适的savizky-golay滤波器对获取的信号数据进行降噪预处理；
5、模态分解与筛选：基于逐次变分模态分解法svmd对降噪后信号进行自适应模态分解，得到若干模态分量；计算各模态分量之间的互相关系数，从各模态分量中筛选出有效模态分量，计算筛选出的有效模态分量的能量；
6、振荡辨识：对获取的有效模态分量采用希尔伯特变换方法ht计算其瞬时幅值和频率，并求取相关振荡参数。
7、稳定性评估：基于振荡幅值和阻尼因子对系统进行稳定性评估，确认是否需要采取缓解措施，实现多模态分量瞬时参数的准确辨识。
8、进一步的，数据获取过程中，通过设置滑动时窗实现风电场风机出口电压、电流与功率，及并网输电线路电流波形数据的动态获取，并设定滑动窗口长度和滑动步长，数据采样率为原始数据采样率，实时获取电流数据。
9、进一步的，设计合适的savizky-golay滤波器对获取的信号数据进行降噪预处理，具体包括：
10、尝试不同的窗口长度和多项式次数组合，通过计算信号滤波前后信号的波形相似系数ncc与方均误差mse，计算公式如下：
11、
12、
13、其中，x1(i)和x2(i)分别是原信号和降噪后信号；n为分解得模态数；基于波形相似系数ncc与方均误差mse确定savizky-golay滤波器参数。
14、进一步的，计算各模态分量之间的互相关系数，从各模态分量中筛选出有效模态分量，计算筛选出的有效模态分量的能量，并进行模态重构，包括：
15、计算各模态的相关系数rh，并设定互相关系数阈值δ筛选有效模态分量；
16、对于筛选出的有效模态分量，实时计算其分析子窗口能量，定义能量公式如下：
17、
18、其中，n表示对应分析子窗口中的采样个数。
19、进一步的，所述各模态的相关系数rh的表达式如下：
20、
21、其中，um(t)表示svmd分解得各分量；yi(t)表示原始信号。
22、进一步的，采用希尔伯特变换方法ht计算有效模态分量的瞬时幅值和频率，并求取相关振荡参数，包括：
23、对于有效模态分量u(t)，进行hilbert变换得共轭信号y(t)：
24、
25、其中，p为柯西主值积分；根据下式获取解析信号z(t)以及相关瞬时系数：
26、
27、即可求解得有效模态分量的瞬时幅值a(t)和瞬时频率f(t)；
28、分析各模态能量谱，并求解阻尼因子，具体如下：
29、类比特征值分析法的阻尼比求解公式，对z(t)换一种表示，如下：
30、
31、从而计算阻尼因子如下：
32、
33、进一步的，稳定性评估过程中，判断振荡幅值是否大于预设阈值，若振荡幅值大于阈值，则进行系统的稳定性评估，并采取缓解措施；若振荡幅值没有大于阈值，但阻尼因子为为负，则采取缓解措施。
34、基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识系统，包括：
35、数据获取模块，用于获取风电场风机出口电压、电流与功率，及并网输电线路电流波形数据；
36、数据预处理模块，用于设计合适的savizky-golay滤波器对获取的信号数据进行降噪预处理；
37、模态分解与筛选模块，用于基于逐次变分模态分解法svmd对降噪后信号进行自适应模态分解；以及用于计算各模态分量之间的互相关系数，从各模态分量中筛选出有效模态分量，计算筛选出的有效模态分量的能量；
38、振荡辨识模块，用于对获取的有效模态分量采用希尔伯特变换方法ht计算其瞬时幅值和频率，并求取相关振荡参数。
39、稳定性评估模块，用于基于振荡幅值和阻尼因子对系统进行稳定性评估，确认是否需要采取缓解措施，实现多模态分量瞬时参数的准确辨识。
40、基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如上述电风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法的步骤。
41、基于相同的专利技术构思，本专利技术的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上述风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法的步骤。
42、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著技术效果为：
43、本专利技术采用savizky-golay滤波器实现数据的平滑消噪，能够确保信号的形状和宽度不变，最大程度保留信号有效特征，而风电场并网系统噪声多为高频信号，因此该滤波器能够将噪声信号成功平滑，极大提高了辨识方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于：数据获取过程中，通过设置滑动时窗实现风电场风机出口电压、电流与功率，及并网输电线路电流波形数据的动态获取，并设定滑动窗口长度和滑动步长，数据采样率为原始数据采样率，实时获取电流数据。
3.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，设计合适的Savizky-Golay滤波器对获取的信号数据进行降噪预处理，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，计算各模态分量之间的互相关系数，从各模态分量中筛选出有效模态分量，计算筛选出的有效模态分量的能量，包括：
5.根据权利要求4所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，所述各模态的相关系数Rh的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，采用希尔伯特变换方法HT计算有效模态分
7.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，稳定性评估过程中，判断振荡幅值是否大于预设阈值，若振荡幅值大于阈值，则进行系统的稳定性评估，并采取缓解措施；若振荡幅值没有大于阈值，但阻尼因子为负，则采取缓解措施。
8.一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识系统，其特征在于，包括：
9.一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如权利要求1至7中任意一项所述电风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任意一项所述风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于：数据获取过程中，通过设置滑动时窗实现风电场风机出口电压、电流与功率，及并网输电线路电流波形数据的动态获取，并设定滑动窗口长度和滑动步长，数据采样率为原始数据采样率，实时获取电流数据。
3.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，设计合适的savizky-golay滤波器对获取的信号数据进行降噪预处理，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，计算各模态分量之间的互相关系数，从各模态分量中筛选出有效模态分量，计算筛选出的有效模态分量的能量，包括：
5.根据权利要求4所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方法，其特征在于，所述各模态的相关系数rh的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种风电场并网系统宽频带多模态分量的辨识方...
【专利技术属性】
技术研发人员：任必兴，贾勇勇，汪成根，李强，周前，唐伟佳，胡英杰，王大江，邹小明，吕振华，张森，李雅然，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。