【技術實現步驟摘要】
一種基于優化變分模態分解的電力系統寬頻振蕩監測方法
[0001]本專利技術涉及電力系統寬頻振蕩領域，具體地，涉及一種基于優化變分模態分解的電力系統寬頻振蕩監測方法。
技術介紹
[0002]隨著碳達峰、碳中和目標的提出，我國能源將加快向綠色清潔轉型，未來電力系統會有高比例可再生能源及與此相關的高比例電力電子設備(“雙高”)并網。高滲透率的“雙高”設備相互作用將明顯改變電力系統的動態特性和運行方式，導致電力系統頻發新型振蕩失穩現象，振蕩頻率呈現寬頻帶的特點，分布在幾赫茲至幾千赫茲且噪聲干擾嚴重，會威脅電力系統的安全穩定。
[0003]2012年河北沽源地區發生雙饋風電機群與串補裝置相互作用引發次同步振蕩，將串補電容切除后，會迅速平息振蕩；2015年新疆哈密地區直驅風機群與弱交流電網相互作用，發生次超同步振蕩，并引起火電機組軸系扭振導致跳閘。此外，南方電網也出現過靜止同步補償器(STATCOM)與弱交流電網相互作用引發的次超同步振蕩；柔性直流輸電(VSC
?
HVDC)與弱交流電網相互作用引發的高頻諧波振蕩也在魯西柔直輸電系統中出現。可見近年來可再生能源與電力電子設備并網引發的寬頻振蕩現象屢見不鮮，對電力系統穩定運行產生嚴重影響。
[0004]由于新能源發電、儲能及電動汽車的大規模接入，且電力電子開關動作頻繁，致使寬頻信號受高強度噪聲污染嚴重。電力系統常用的信號監測方法有Prony算法、小波變換法、經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)、變分模態用指...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于優化變分模態分解的電力系統寬頻振蕩監測方法，其特征在于，包括：構建含多個模態的寬頻振蕩變分模型，包括多個本征模態函數(簡稱IMF)，每個本征模態函數是具有中心頻率的有限帶寬；通過引入拉格朗日乘法算子和二次罰函數項，將所述的含多個模態的寬頻振蕩變分模型的約束性轉換成無約束性模型，再采用交替方向乘子法求解變分模型的最優解；定義能損量來衡量化變分模態(簡稱VMD)的分解效果，對VMD進一步優化，自適應確定分解層數；對所述VMD自適應分解后的IMF做降噪處理，通過自相關系數與閾值相結合的方法抑制噪聲分量并保留振蕩信號的有效信息；對降噪后的有效IMF振蕩信息的監測，分析有效IMF的中心頻率并通過希爾伯特變換(簡稱HT)得到其對應的幅值，完成寬頻振蕩信息的監測。2.根據權利要求1所述的基于優化變分模態分解的電力系統寬頻振蕩監測方法，其特征在于，所述構建含多個模態的寬頻振蕩變分模型，包括：設寬頻振蕩信號x(t)分解為p個IMF分量u
p
(t)，通過希爾伯特變換解析，得到其單邊頻譜：其中，δ(t)為狄利克雷函數，u
p
(t)為模態函數，預估各IMF解析信號中心頻率ω
p
，將每個模態u
p
(t)的頻譜轉移到相應基帶得到：其中，ω
p
為各預估的中心頻率；計算各解調信號梯度的平方L2范數，估計各模態帶寬，將受約束的VMD變分模型構建為：其中，{u
p
}＝{u1，u2，
…
，u
p
}為各模態函數集合，{ω
p
}＝{ω1，ω2，
…
，ω
p
}為各中心頻率集合。3.根據權利要求1所述的基于優化變分模態分解的電力系統寬頻振蕩監測方法，其特征在于，所述含多個模態的寬頻振蕩變分模型，求解變分模型的最優解，包括：引入拉格朗日乘法算子λ(t)和二次罰函數項α，將該約束性模型轉換成無約束模型，擴展后的變分模型表達式為：
采用交替方向乘子法擴展變分模型，交替計算更新和迭代求解擴展拉格朗日變分模型的鞍點，其中模態求解表達式為：式中，簡寫為ω
p
，u
p
(t)
n+1
簡寫為u
p
(t)；對其進行傅里葉變換，將其變換到頻域為：用ω
?
ω
p
代替第一項中的ω，并將二范數的積分區間轉換到非負頻率，得：當ω＜0時，1+sgn(ω)的值為0，進一步化簡式(A4)，將二范數的積分區間轉換到非負頻率得：求解此二次優化問題，其解為：式中，相當于原信號減去其余模態維納濾波，對其進行傅里葉反變換，其實部則為u
p
(t)；同理，中心頻率ω
p
的取值問題得：
將上式通過傅里葉變換到頻域并簡化得：求解可得中心頻率ω
p
的迭代方法為：式中，相當于當前模態函數功率譜的重心。4.根據權利要求1所述的基于優化變分模態分解的電力系統寬...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志同，徐晉，蘇杭，孔祥平，王晨清，張弛，賓子君，林金嬌，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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