[发明专利]基于变分模态分解的电压暂降源辨识方法及辨识装置

说明书

本发明公开了基于变分模态分解的电压暂降源辨识方法及辨识装置，辨识方法包括以下步骤：从电能质量监测录波装置中获取原始电压暂降信号；对原始电压暂降信号进行归一化处理获得一个原始的时域信号；对原始的时域信号进行变分模态分解，获得K个模态分量；从K个模态分量中筛选出能同时代表不同暂降源的模态分量IMF N；根据各类暂降源独有的模态分量在模态分量IMF N的暂降起始时刻T之后的波形对应各类暂降源独有的模态分量的特征进行辨识。

技术领域

本发明电网电能质量检测分辩领域，具体涉及基于变分模态分解的电压暂降源辨识方法。

背景技术

电压暂降(voltage sag)是指工频条件下电压有效值降低到0.1～0.9p.u之间、持续时间为0.5周波至1分钟的短时电压变动现象。电压暂降是系统正常运行过程中不可避免的短时扰动现象，上级输电网、远方配网和本地配网的故障、变压器激磁、大型电机的起动以及负荷的投切等是导致电压暂降的主要原因，同时系统阻抗、故障阻抗、变压器参数、保护和继电保护的安装和参数设置等，对电压暂降也有重要影响。

但是，随着计算机技术、自动化技术、电力电子技术和微电子技术等在各行业的广泛应用，大量基于高新技术的工业过程和设备在各行业中得到推广并接入电力系统，这些工业过程和设备对电能质量扰动，尤其是电压暂降短时扰动非常敏感。当工业过程(或设备)因电压暂降而中断(或失效)时，会给工业用户和社会造成的损失非常巨大。据统计，欧洲每年发生电压暂降的次数大概为数十次到一千次，欧盟25国每年因电能质量问题承受的经济损失达1500亿欧元，受损严重的多为工业和服务业。而美国每年因电压暂降扰动造成的直接经济损失高达120-260亿美元。使得电压暂降成为了当前电力用户、社会和学术界最关心和关注的电能质量问题。

从目前采用的电压暂降治理措施来看，主要从干扰源消除、电压暂降传播途径的抑制以及提高设备的抗扰动能力三方面进行综合考虑。

但是治理电压暂降，从源头上抑制和消除暂降源是治理和改善电压暂降问题的关键，而这需要以如何准确地对电压暂降源进行辨识为前提。因此，需要找寻一种可靠的辨识准确的方法来对电压暂降的类型作出准确识别，才能合理的从源头控制和改善电压暂降问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于变分模态分解的电压暂降源辨识方法，该方法能对短路故障、变压器投切、电机启动等引起的电压暂降进行准确地辨识。该方法简单、计算速度快、具有良好的抗噪性能。

本发明的具体技术方案为：

基于变分模态分解的电压暂降源辨识方法，包括以下步骤：

从电能质量监测录波装置中获取原始电压暂降信号；

对原始电压暂降信号进行归一化处理获得一个原始的时域信号；

对原始的时域信号进行变分模态分解，获得K个模态分量；

从K个模态分量中筛选出能同时代表不同暂降源的模态分量，具体方法为：从K个模态分量中筛选出1个暂降起始时刻T界限明显的模态分量IMF N；

根据各类暂降源独有的模态分量在模态分量IMF N的暂降起始时刻T之后的波形对应各类暂降源独有的模态分量的特征进行辨识的具体过程为：

对原始的时域信号进行变分模态分解，获得K个模态分量的具体过程为：分解构造出K个中心频率为ω_k的模态函数u_k、并对K个中心频率为ω_k的模态函数u_k进行解算处理得到K个模态分量，其中K为预先设置的分解尺度，也称分解模态数。

采用变分模态分解法得到K个模态分量的具体过程为：包括构造变分问题和解算变分问题

构造变分问题包括：