CN108152679A

CN108152679A - 一种基于hht与闪变功率的闪变源定位方法

Info

Publication number: CN108152679A
Application number: CN201711447962.1A
Authority: CN
Inventors: 倪良华; 历馨; 肖李俊
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-06-12

Abstract

本发明公开了一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，包括以下步骤：1）对从PCC点处检测到的含有闪变的电压、电流信号，使用Hilbert变换将含有闪变的电压、电流信号的包络信号提取出来；2）使用EMD分解方法对电压、电流信号的包络信号进行处理，得到一组仅含单一分量的闪变信号；3）将分解出的相同频率分量的电压、电流闪变信号依据闪变功率的数学公式计算出该频率下的闪变功率值；4）按照闪变功率法的闪变源定位标准对各个频率的闪变源进行定位识别。本发明有效克服了闪变功率法仅能对PCC点处的主导闪变源进行定位识别的问题，可以对不同频率的闪变源同时开展定位识别工作。

Description

一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法

技术领域

本发明涉及一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

随着电网中新能源的接入以及大量冲击性负荷的并网应用，致使电压波动现象频繁发生，由此引起的电压闪变问题对电网中的电能质量造成了较大影响。闪变源定位识别的研究，既有助于发现电压闪变产生的根本原因，又可以有效推动电能质量问题的责任认定工作。

闪变源定位识别研究，目前主要采用的方法为间谐波功率流向法，电压电流比率法，闪变功率流向法。间谐波功率流向法通过间谐波功率流向对闪变源进行判别，但是谐波源有时会向系统中注入谐波功率，有时也会从系统中吸收谐波功率，因此，依据间谐波功率流向法对闪变源进行定位识别存在准确性不高的问题。电压电流比率法通过电压电流的比值正负情况对闪变源进行定位识别，由于改方法采用的电压和电流值是有效值，因此对系统中出现的随机干扰具有一定的抑制作用，但由于电力系统中的电压与电流存在一定的暂态性，因此无法确保可靠性。闪变功率流向法类似间谐波功率流向法，但是该方法只能对公共连接点处的主导闪变源进行定位识别，无法对所有频率的闪变源进行定位识别。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，可以对公共连接点处多种闪变频率的闪变源进行定位识别。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于HHT(Hilbert-Huang Transform，希尔伯特-黄变换)与闪变功率的闪变源定位方法，包括以下步骤：

步骤1)，在公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)处截取信号序列，从截取的信号序列中检测出含有闪变的电压信号和电流信号，使用Hilbert变换将含有闪变的电压信号和电流信号的包络信号提取出来；

步骤2)，运用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)方法对电压信号和电流信号的包络信号进行处理，分解出一组仅含单一频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号；

步骤3)，将分解出的相同频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号依据闪变功率的数学公式计算出所述频率下的闪变功率值；

步骤4)，按照闪变功率法的闪变源定位标准对各个频率的闪变源进行定位识别。

较优地，步骤1)Hilbert变换具体为，

式中：X(t)为从PCC点处检测的电压信号或者电流信号(X(t)可以为电压信号也可以为电流信号)，Hilbert变换能够将含有闪变的电压信号和电流信号的包络信号提取出来，当X(t)输入的为电压信号时，Hilbert变换将含有闪变的电压信号的包络信号提取出来，当X(t)输入的为电流信号时，Hilbert变换将含有闪变的电流信号的包络信号提取出来；Y(t)为X(t)的Hilbert变换，*表示卷积；t表示时间；τ表示积分分量；a(t)为信号的幅值；h_p(t)为系统的脉冲响应。

较优地，步骤2)中具体包括以下步骤：

令h₀(t)＝X(t)，在截取的信号序列X(t)中找出所有的极值点，采用三次样条插值算法进行极值点的拟合，得到极值点对应的信号包络线，信号包络线包括上包络线和下包络线，将上包络线和下包络线进行相加后除以2，得到信号包络线的均值m_k(t)，将原信号h_k(t)减去均值m_k(t)，得到h_k+1(t)，依据停止条件对h_k+1(t)进行判断，如果不满足停止条件，则令k＝k+1，k＝0,1,2…，循环从信号h_k+1(t)中找出所有的极值点，重新进行信号包络线提取；如果满足停止条件则分解结束，分解出了一组仅含单一频率分量的电压闪变信号或者电流闪变信号。

较优地，闪变功率值的计算公式为：

式中，Π(t)为闪变功率值，t表示时间，T为测量闪变的电压幅值与电流幅值的积分周期，m_u(τ)、m_i(τ)分别表示某种频率下闪变电压、闪变电流的实时波动分量。

较优地，步骤4)具体包括以下步骤，

当PCC点处的闪变功率值Π(t)为正时，闪变源处于以PCC点为基准点的系统侧，当PCC点处的闪变功率值Π(t)为负时，闪变源处于以PCC点为基准点的负荷侧。

较优地，停止条件具体为：令

式中，T为信号时间长度；当SD小于设定阈值时，则满足停止条件。

较优地，设定阈值为0.2～0.3。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本文提出了一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，在闪变功率法能够对PCC点处主导闪变源的进行定位的前提下，利用HHT分解对闪变功率计算方法进行改进，通过将检测到的节点闪变电压和支路闪变电流进行分解，得到含单一频率的闪变电压信号和闪变电流信号，计算每个频率下对应的闪变功率值，使用闪变功率的闪变源定位规则对各个频率的闪变源进行定位识别。

本发明解决了闪变功率法只能对主导闪变源进行定位的缺点，使现在可以对所有频率的闪变源进行定位识别了。

附图说明

图1为本发明一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法流程图；

图2为本发明的一种含有单闪变源的配电网系统图；

图3为本发明经验模态分解流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本实施例公开一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，包括以下步骤：

步骤1)、公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)处截取信号序列，从截取的信号序列中检测出含有闪变的电压信号和电流信号，使用Hilbert变换将含有闪变的电压信号和电流信号的包络信号提取出来；

Hilbert变换具体为，

式中：X(t)为从PCC点处检测的电压信号或者电流信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换，*表示卷积；t表示时间；τ表示积分分量；a(t)为信号的幅值；h_p(t)为系统的脉冲响应。Hilbert变换能够将含有闪变的电压信号和电流信号的包络信号提取出来，当X(t)输入的为电压信号时，Hilbert变换将含有闪变的电压信号的包络信号提取出来，当X(t)输入的为电流信号时，Hilbert变换将含有闪变的电流信号的包络信号提取出来。

步骤2)、运用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)方法对电压信号和电流信号的包络信号进行处理，分解出一组仅含单一频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号；

步骤2)中具体包括以下步骤：

令h₀(t)＝X(t)(初始化)，在截取的信号序列X(t)中找出所有的极值点，采用三次样条插值算法进行极值点的拟合，得到极值点对应的信号包络线，信号包络线包括上包络线和下包络线，将上包络线和下包络线进行相加后除以2，得到信号包络线的均值m_k(t)，将原信号h_k(t)减去均值m_k(t)，得到h_k+1(t)，依据停止条件对h_k+1(t)进行判断，如果不满足停止条件，则令k＝k+1，k＝0,1,2…，循环从信号h_k+1(t)中找出所有的极值点，重新进行信号包络线提取；如果满足停止条件则分解结束，分解出了一组仅含单一频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号。

停止条件具体为：令

设定阈值为0.2～0.3，本实施例，设定阈值为0.25。

步骤3)、将分解出的相同频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号依据闪变功率的数学公式计算出所述频率下的闪变功率值；

闪变功率值的计算公式为：

步骤4)、按照闪变功率法的闪变源定位标准对各个频率的闪变源进行定位识别。

当PCC(Point of Common Coupling，PCC)点处的闪变功率值Π(t)为正时，闪变源处于以PCC点为基准点的系统侧，当PCC点处的闪变功率值Π(t)为负时，闪变源处于以PCC点为基准点的负荷侧。

本实施例如图2为一种含有单闪变源的配电网系统图，表1为图2中含多闪变源的配网系统参数，表2为本实施例计算出含有多闪变源的配网各节点功率。

表1为本实施例含多闪变源的配网系统参数

表2为本实施例计算出含有多闪变源的配网各节点功率

表2为节点1，节点2，节点3处计算得到的闪变功率值，从中可以看出，节点1，节点3处闪变频率为10hz与15hz的闪变功率为正值，而节点2处闪变频率为10hz与15hz的闪变功率为负值，从而可以判断节点2处有闪变频率为10hz与15hz的闪变源。

本发明的创新点在于，针对应用闪变功率流向法仅能对公共连接点处的主导闪变源进行定位识别，从而采用HHT算法对从公共连接点处检测到的电压与分支处检测到的电流进行分解处理，从而得到各个频率的电压闪变和电流闪变信号，随后通过闪变功率数学公式计算各个频率下的闪变功率值。最后使用闪变功率的闪变源定位规则对各个频率的闪变源进行定位识别。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、公共连接点处截取信号序列，从截取的信号序列中检测出含有闪变的电压信号和电流信号，使用Hilbert变换将含有闪变的电压信号和电流信号的包络信号提取出来；

步骤2)、运用经验模态分解方法对电压信号和电流信号的包络信号进行处理，分解出一组仅含单一频率分量的电压闪变信号和电流闪变信号；

2.根据权利要求1所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

步骤1)Hilbert变换具体为，

式中：X(t)为从PCC点处检测的电压信号或者电流信号，Y(t)为X(t)的Hilbert变换，*表示卷积，t表示时间，τ表示积分分量，a(t)为信号的幅值，h_p(t)为系统的脉冲响应。

3.根据权利要求1所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

步骤2)具体包括以下步骤：

令h_k(t)＝X(t)，在截取的信号序列X(t)中找出所有的极值点，采用三次样条插值算法进行极值点的拟合，得到极值点对应的信号包络线，信号包络线包括上包络线和下包络线，将上包络线和下包络线进行相加后除以2，得到信号包络线的均值m_k(t)，将原信号h_k(t)减去均值m_k(t)，得到h_k+1(t)，依据停止条件对h_k+1(t)进行判断，如果不满足停止条件，则令k＝k+1，k＝0,1,2…，循环从信号h_k+1(t)中找出所有的极值点，重新进行信号包络线提取；如果满足停止条件则分解结束，分解出了一组仅含单一频率分量的电压闪变信号或者电流闪变信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

闪变功率值的计算公式为：

式中，Π(t)为闪变功率值，t表示时间，T为测量闪变的电压幅值与电流幅值的积分周期，m_u(τ)、m_i(τ)分别表示闪变电压、闪变电流的实时波动分量。

5.根据权利要求1所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

所述步骤4)具体包括以下步骤，

6.根据权利要求3所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

所述停止条件具体为：令

7.根据权利要求6所述的一种基于HHT与闪变功率的闪变源定位方法，其特征在于：

设定阈值为0.2～0.3。