[发明专利]一种基于VMD的电网电压暂降故障信号检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于VMD的电网电压暂降故障信号检测方法及系统，所述方法包括如下步骤：采集电网的电压信号；对所述电压信号进行VMD分解，获得分解后的残差分量；基于所述残差分量判断所述电网是否出现电压暂降故障，获得第一判断结果；若所述第一判断结果表示否，则返回步骤“采集电网的电压信号”；若所述第一判断结果表示是，则输出所述电网出现电压暂降故障的结果。本发明通过VMD从电压信号中分解提取出电压暂降特征分量(残差分量)，可以有效的排除掉电网电压谐波分量的干扰，并且VMD的自适应分解能够保证电压暂降特征分量提取的时效性，本发明保证了电压暂降特征信息的时效性和有效性。

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种基于VMD的电网电压暂降故障信号检测方法及系统。

背景技术

电力是国民经济发展的基础，电能质量的优劣直接影响工业企业的生产和经济的发展。近年来，随着微电子技术、计算机与数字化技术、智能化与控制技术、精密加工制造技术及相关产业的快速发展，电网中涌现出越来越多的敏感性负荷，这也就造成电能质量问题的重要性日益突出。电能质量问题包含多种电磁干扰现象，总体可分为稳态扰动和暂态扰动两大类。其中，电压暂降是发生最为频繁，且造成经济损失极其严重的一类问题，在有关于电能质量问题的统计中，根据调查数据显示，80％以上的电能质量问题都是由电压暂降引起的，电压暂降已成为现代工业用户面临的主要电能质量问题，与其他电能质量干扰相比，电压暂降的发生更为随机、频繁，且在电网中，电压暂降更属于全局性问题。为解决电压暂降问题带来的困扰，学术界和产业界针对电压暂降治理装置进行了深入研究。

作为解决电压暂降问题常见的补偿设备，动态电压恢复器(DVR)、不间断电源(UPS)等都在工业中有着广泛的应用。为使DVR等补偿设备实现对不同敏感度负荷的有效补偿，首先需要先采用有效方法从电网电压中快速精确地提取电压暂降信号的特征量，然后根据电压暂降的特征量对电网电压施加补偿量，电网电压暂降检测的速度和精度决定了DVR等补偿设备对不同敏感负荷的补偿效果。但是由于在电网中存在着不同频率的谐波，会对电压暂降的信号特征量的提取产生极大的干扰(如图2-4示)，因此，对电压信号的实时检测分解是一个十分关键的部分，这需要一个快速有效的信号处理工具来从电压信号中提取有用的信息。

为实现电压暂降特征量提取，常用瞬时电压dq分解法、αβ变换法等，其中：

(1)瞬时电压dq分解法有一定的延时，实时性较差；

(2)αβ变换法容易引起短时扰动，同样实时性较差。

文献《基于数学形态学和HHT的谐波和间谐波检测方法》中提出了一种基于数学形态学和希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform，HHT)的谐波和间谐波检测方法，实现在噪声背景下对谐波和间谐波的检测。但是该方法在利用数学形态学对电压信号腐蚀的过程中，无可避免地会抹除掉电压故障信号特征量的一部分，从而造成电压故障检测延时。

专利《一种单相正弦信号掉电快速检测方法及系统》中提出预设的正弦信号的最大斜率Slope_max，以频率f_s读取数字采样值并除以采样系数得到正弦信号瞬时值v(k-1)，并以同样的方法得到下一个中断周期的采样值v(k)，并计算斜率的绝对值|Slope(k)|。通过比较|Slope(k)|与Slope_max的大小，判断输入信号是否掉电。该方法原理简单，但是极其容易出现误判，且无法克服电网谐波电压的干扰。

专利《用于动态电压恢复器的电网电压跌落检测算法》中提出通过递归的滑动窗口离散傅里叶变换检测电网电压的基波正序和负序分量，计算实际电网电压的偏移量，并与设定的阀值相比较，进而判断出电网电压是否发生跌落。但是该算法克服谐波干扰的能力较弱，在谐波污染严重的电压信号中无法快速地判断电网电压是否发生暂降，且存在着较大的延时。