[发明专利]基于多频段歪度分析的微网逆变器自适应故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网故障诊断领域，特别涉及一种基于多频段歪度分析的微网逆变器自适应故障诊断方法。

背景技术

随着人们对能源质量要求的不断提高，微电网技术也越来越受到重视。逆变器的可靠性是微电网正常运作的基础保障。逆变器的故障会影响系统许多其它组件的正常工作，导致电能输出的不稳定以及很多不良影响。因此，微电网逆变器系统的故障诊断在维持系统正常运行和降低经济损失方面有着重要的意义。

虽然现有相关逆变器故障诊断方法多种多样，但仍存在很多的不足：很多逆变器故障诊断方法中大多针对逆变器开路故障的诊断，这主要因为很难实现短路故障的诊断和分类。短路故障往往特征值不是特别明显，这也主要受限于很多方法的分辨精度问题。另一方面，基于各种算法的相关故障诊断方法是需要根据具体系统诊断情况，设定算法的相关阀值，这类方法往往过于理想化，难以精确的实现故障诊断，而且如果像新型微电网中的逆变器，开关多，具有故障诊断针对性的算法很难实现全面的故障诊断设计，应用范围非常局限。专家系统类的故障诊断方法，需要详细的各种故障类别特征值，实际操作起来非常困难，且很难实现精度较高的分辨效果。由此可见，现有逆变器的相关故障诊断方法存在着很多问题。

多种多样的现有故障诊断方法，大体可分为基于数据和基于模型的。早期的相关研究大多是基于模型的，根据数学表达式研究相关特性以及故障情况，并通过数学手段进行相关的故障检测和故障恢复。随着智能电网技术的发展、新型电网种类的不断增多、规模的不断扩大和需求侧的不可预测性，电网的数学模型很难精确的被构建，更难以通过精确的数学方式去实现故障的诊断和恢复。因此基于数据的诊断方法受到更多的关注，它是一种基于数据条件下，根据一定的算法对信号数据进行分析实现故障的诊断与分类问题，其更具有一定的实际操作意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于多频段歪度分析的微网逆变器自适应故障诊断方法。

本发明的技术方案是这样的：

一种基于多频段歪度分析的微网逆变器自适应故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：从微电网获得经滤波采样后的三相电流信号；

步骤2：基于能量分析的方法对三相电流信号进行分解与重构，得到多层次、不同频段的分解信号；

步骤2.1：初步确定微电网逆变器正常状态下，三相电流信号的应分解层数J；

设三相电流信号的采样频率为f_s，则将微电网三相电流信号分解为多层次的分解信号时，第j层分解信号对应的频率带宽为[2^-(j+1)f_s,2^-jf_s]；如果微电网逆变器正常状态下，系统输出的三相电流信号的频率f，且正好处于三相电流采样信号第M层分解信号对应的频率带宽[2^-(M+1)f_s,2^-Mf_s]之中，则可确定此时三相电流信号的主要能量分布在第M层中，从而初步确定三相电流信号的应分解层数J＝M；

步骤2.2：采用基于离散小波变换的多分辨率分析方法对微电网三相电流信号进行J层的分解，得到微电网三相电流信号在不同层次的分解系数；

步骤2.3：对每层的分解系数分别进行重构得到电网三相电流信号的J个频段的分解信号；

步骤2.4：确定三相电流信号在上述J层的能量分布情况；

首先分别从微电网获得经滤波采样后的一组开关管的不同状态下的三相电流信号；然后按照步骤2.2和步骤2.3的方法分别将本步骤所采样的三相电流信号进行J层分解和重构得到相应的分解信号；再计算各分解信号的能量值，进而确定该组开关的不同状态下的三相电流信号的能量分布情况；

步骤2.5：从层数M开始逐层增加分解层数，并按照步骤2.2和步骤2.3的方法得到新增加的分解信号，再按照步骤2.4的方法计算出新增加的分解信号的能量值，进而确定出增加分解层数后的三相电流信号的能量分布情况，直到获得最优分解层数J^*，进而确定三相电流信号的最终分解层数J＝J^*；