[发明专利]基于包络线拟合的低频振荡机理类型判别方法

权利要求书

1.一种基于包络线拟合的低频振荡机理类型判别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：从广域测量系统WAMS上采集振荡数据； 

步骤2：基于数字信号处理方法处理振荡数据，获得主导振荡模式曲线，并提取出包络线； 

步骤3：判断步骤2得到的包络线是否为周期性变化，若是则进入步骤4，否则进入步骤5； 

步骤4：对包络线分别按照零阻尼拍频振荡和正阻尼拍频振荡的包络线表达式进行拟合，将拟合误差最小的判定为振荡类型，结束； 

步骤5：判断包括线单调性类别，若是单调减，则判定为正阻尼自由振荡，结束；否则，进入步骤6； 

步骤6：对包络线分别按照自由振荡、正阻尼共振和零阻尼共振的包络线表达式进行拟合，根据拟合后的结果，将拟合误差最小的判定为振荡类型；其中，自由振荡根据拟合后的阻尼比区分出负阻尼自由振荡和零阻尼自由振荡，结束。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，数字信号处理方法包括经验模态分解方法EMD、普罗尼方法Prony和随机子空间方法SSI。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，零阻尼拍频振荡和正阻尼拍频振荡的包络线表达式分别为： 

零阻尼拍频振荡的包络线表达式为： 

正阻尼拍频振荡的包络线表达式为： 

其中：A代表包络线t时刻的值，ω_n代表系统自然振荡频率；ω代表持续扰动的频率；ω_d有阻尼振荡角频率，ξ代表阻尼比；B₁为伴随自由振荡的初始幅值，B为包络线的最终稳定值即纯强迫振荡的最终稳态值，δ和分别为扰动引起的系统伴随自由振荡以及纯强迫振荡的初始相位。 

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，自由振荡、正阻尼共振以及零阻尼共振的包络线表达分别为： 

自由振荡的包络线表达式为：

正阻尼共振的包络线表达式为：

零阻尼共振的包络线表达式为：

其中：A代表包络线t时刻的值；ω_n为系统自然振荡频率；ξ代表阻尼比；A₀代表振荡的包络线的初始值，B代表振荡的包络线稳定值；h与扰动幅值成正比，代表扰动的大小。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，自由振荡根据拟合后的阻尼比区分出负阻尼自由振荡和零阻尼自由振荡的过程是： 

步骤601：从拟合的结果中得到阻尼比

步骤602：若ξ<-ξ_th，则为负阻尼振荡，若|ξ|<ξ_th，则为零阻尼振荡； 

其中，ξ_th为阻尼比阈值，取正实数；α=ξω_n为拟合得到的结果；ω_n为系统自然振荡频率，通过包络线公式得到；n为固有模态振荡曲线的极值点数，t_last为最后一个极值点的时刻，t_first为第一个极值点的时刻。