[发明专利]一种新能源电力系统低频振荡参数辨识方法

权利要求书

1.一种新能源电力系统低频振荡参数辨识方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，

步骤一、测量并获得新能源电力系统输出的振荡信号L(t)，t表示采样时间；

步骤二、利用局部均值分解法LMD对步骤一中获得的振荡信号L(t)进行分解，获得PF分量，并利用PF分量重构振荡信号L(t)；

步骤三、在分解出的PF分量里选定主导分量，利用TLS-ESPRIT总体最小二乘-旋转矢量不变算法对主导分量进行辨识，得到该主导分量的振荡参数，

其中，获得PF分量的方法为：

1)找出信号L(t)的局部极值点p_i，任意两个相邻的局部极值点平均值记为q_i，则有：

其中，i为极值点的循环变量，

将式(1)中所有相邻的局部极值点平均值q_i和q_i+1用折线连接，用滑动平均法对其进行平滑处理，获得局部均值函数q₁₁(t)，t表示采样时间；

2)根据包络估计值公式获得两个相邻局部极值点的包络估计值b_i，

包络估计值公式为：

将式(2)中所有相邻的局部极值点的包络估计值b_i和b_i+1用折线连接，用滑动平均法对其进行平滑处理，获得包络估计函数b₁₁(t)，t表示采样时间；

3)将局部均值函数q₁₁(t)从振荡信号L(t)中分离出来，得到信号x₁₁(t)为：

x₁₁(t)＝L(t)-q₁₁(t) (3)

4)用x₁₁(t)除以包络估计函数b₁₁(t)，得到调频信号m₁₁(t)为：

对m₁₁(t)重复步骤1)和步骤2)，获得m₁₁(t)的包络估计函数b₁₂(t)；

b₁₂(t)不等于1，m₁₁(t)为非纯调频信号，继续步骤3)、步骤4)、步骤1)和步骤2)，迭代过程n次，直至b₁₂(t)等于1，继续步骤3)和步骤4)获得的m_1n(t)为纯调频信号；

5)将迭代过程中产生的所有包络估计函数做乘积，获得包络信号b₁(t)为

b₁(t)＝b₁₁(t)b₁₂(t)…b_1n(t) (5)

6)将步骤5)中获得的包络信号b₁(t)与步骤4)中获得的纯调频信号m_1n(t)做乘积，获得振荡信号L(t)的第一个PF分量，

设定第一个PF分量为P_F1，第k个PF分量为P_Fk，P_F1和P_Fk公式为：

P_F1＝b₁(t)m_1n(t) (6)

P_FK＝b₁(t)m_1k(t) (7)

7)将P_F1(t)分量从振荡信号L(t)分离出来，获得一次分解信号u₁(t)，将u₁(t)作为新的数据重复步骤1)至步骤6)，循环k次，直至u_k(t)为单调函数；

2.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统低频振荡参数辨识方法，其特征是：所述振荡参数包括阻尼比、频率、相位和幅值。

3.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统低频振荡参数辨识方法，其特征是：所述步骤三中获得主导分量的振荡参数的方法为：

设定主导分量L(n)由一个白噪声和f个谐波组成：

式中:d_i是幅值矩阵D中的第i个元素，θ_i为第i个正弦波的相位,a_i为第i个正弦波的幅值,ω_i为第i个正弦波的频率，m(n)是一零均值高斯白噪声,t₁是采样时间，n是信号采样所需的循环变量；

使用N个采样数据,将式(10)改写为振荡信号矩阵L：

L＝[L(0),L(1),…,L(N-1)]^T＝CD+M (10)

式中：C＝[c(ω₁),c(ω₂),…,c(ω_m)],D＝[d₁,d₂,…d_m]^T,

C为指数矩阵，D为幅值矩阵，L为振荡信号矩阵，M为噪声矩阵，为第m个谐波中的指数表达式；

设定C₁为C中去掉最后一行得到的新矩阵，C₂为C中去掉第一行得到的新矩阵，则：

C₂＝C₁ψ (11)

式中：是旋转矩阵；

通过式(12)，计算并获得ψ的特征值λ_i(i＝1,2,…,m)，

由式(10)计算并获得在振荡信号中提取的分解信号的频率下各分量的阻尼比ξ_i和频率f_i：

式中：t_s是采样时间；σ_i是衰减系数；

根据相位θ_i和幅值a_i公式，分别获得分解信号中各分量的相位θ_i和幅值a_i:

θ_i＝arg(d_i) (13)

a_i＝2|d_i| (14)

式中：d_i是幅值矩阵D中的第i个元素。