[发明专利]基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法

权利要求书

1.基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：搭建包含光伏、风能的配电网系统作为测试算法有效性的测试系统；

步骤2：采用变分模态分解VMD对扰动信号进行分解，滤除扰动信号内噪声，分解得到包含特征信息的带限固有模态函数BLIMF；

步骤3：将包含特征信息的带限固有模态函数BLIMF，作为DFA算法的输入信号；

步骤4：利用DFA算法对各个包含特征信息的带限固有模态函数BLIMF进行长程幂律分析，描绘波动函数F(s)随窗口大小s变化的双对数坐标曲线；

步骤5：设置3种大小的窗口，跟踪不同频率变化的扰动信号，得到各类扰动信号在3种窗口下特征量值；

步骤6：根据步骤5求得各个扰动信号3类特征值，作为电能质量分类标准；

步骤7：提出含分布式能源的配电网故障状态的判别标准。

2.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤1中，搭建的测试系统是一个IEEE-13总线配电网，连接到额定功率为5MVA，运行电压为4.16kV和0.48kV的电网；采样频率为16kHz，采样时长为0.2s，通过对输出信号加入20dB大小的噪声以测试算法的鲁棒性。

3.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤1中，包含光伏、风能的配电网系统，其电能质量扰动包含9种类型，分别是：

C1光伏系统接入时风能系统并网、C2光伏系统接入时风能系统中断、C3风能系统孤岛运行、C4风能系统接入时光伏系统并网、C5风能系统接入时光伏系统中断、C6光伏系统孤岛运行、C7光伏系统和风能系统同时并网、C8光伏系统和风能系统同时中断、C9光伏系统和风能系统孤岛运行。

4.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤3中，所述包含特征信息的带限固有模态函数BLIMF，根据扰动类型的不同有所区别；由于采样频率为16kHz，将分解数k定为4个模态函数，当单一扰动时会在BLIMF1显示主要特征，当出现复合扰动时会先将正弦信号分离开，扰动的主要特征集中在BLIMF2函数上。

5.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤4中，所述波动函数F(s)与窗口大小s之间的关系描述如下；

F(s)≈s^α(1)

式中：α为尺度指数用于判断扰动信号的类型；分别求F(s)和s的对数，得双对数坐标图，则lg(F(s))与lg(s)呈线性关系，其斜率即是尺度指数α，用最小二乘法求得；

lg(F(s))＝αlgs(2)。

6.根据权利要求5所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：所述的最小二乘法采用一阶拟合得到。

7.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤5中，所述的3种大小的窗口如下：

设置采样点数为3200个数据点，为了准确将包含不同频率的扰动信号区分开，设置了3个窗口大小，分别是小窗α_s范围s＝1→160、中窗α_m范围s＝160→320、大窗α_l范围s＝320→480。

8.根据权利要求1所述基于VMD和DFA的含分布式电源配电网电能质量扰动检测方法，其特征在于：步骤6中，所述的分类标准，建立在二维聚类图α_s、α_m，和三维聚类图α_s、α_m、α_l上。