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专利号: 2018110204145
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:首先,通过从PQ扰动信号中提取F1、F2统计特征量,作为接入混合动力系统分布式能源分类的标准;其次,通过VMD初始化S变换,对包含最大特征信息的模态函数进行S变换多分辨率分解,提取F3-F7特征量作为FCM聚类算法的输入,对每种分布式能源接入条件下由于操作事件改变引起的PQ扰动进行分类,对每一类电能质量扰动的100个数据集进行了测试,为了确定算法的可行性和有效性,在提出的方法和现有方法之间的百分比准确性方面进行比较,验证了仿真结果的有效性;最后,提出了电能质量评价指标,并在该指标下对9类扰动情况的电能质量影响因子进行评估;

统计特征量F1表示扰动信号峰度,F2表示扰动信号与正弦信号幅值最大偏差;

其中,x表示原始信号数据的数组;σ表示x的标准偏差;μ表示x的平均值;E是期望值;

F3-F7统计特征量如下描述:

F3:S矩阵的均值,

F3=mean(abs(j,n))                            (3);

F4:S矩阵的标准差,

F4=std(abs(j,n))                             (4);

F5:S矩阵的方差,

F5=var(abs(j,n))                             (5);

F6:表明S变换的频率等高线能量大小,

F6=(abs(S(j,n)))2                            (6);

F7:S矩阵最大偏差,

F7=max(s(j,n))-F3                          (7);

电能质量评价指标PQI如式(9)所示:

ΔA:扰动信号最大偏差;

RMSE:包含最大特征量的模态函数与原始信号之间的均方根误差;

THDv:电压谐波畸变率;

t:扰动持续时间;

α,β,γ分别代表最大偏差、均方根误差、电压谐波畸变率对应的权重。

2.基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:搭建混合动力系统,作为测试算法有效性的实验平台;

步骤2:采用变分模态分解(VMD),对扰动信号分解得到模态函数(BLIMF),进行电能质量扰动检测;

步骤3:对扰动信号求取统计特征量F1、F2并设定阈值作为分类标准;

步骤4:对包含最大特征信息的BLIMF函数进行S变换多分辨率分解得到S变换矩阵;

步骤5:通过S变换矩阵,计算F3-F7类统计特征量,作为模糊C均值聚类(FCM)算法的输入;

步骤6:根据步骤2求得的F1、F2统计特征量,作为混合动力系统接入的不同分布式能源分类依据;根据步骤3求得的F3-F7统计特征量,作为混合动力系统操作事件改变的分类依据;

步骤7:提出电能质量评价指标PQI,并在该指标下对混合动力系统下扰动信号进行评估。

3.根据权利要求2所述基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:所述步骤1中,所搭建的混合动力系统是一个IEEE-13总线配电网,连接到额定功率为5MVA,运行电压为4.16kV和0.48kV的电网,通过连接分布式电源将其改造为混合动力系统。

4.根据权利要求2所述基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:所述步骤4中,所述S变换矩阵采用幅值A(τ,t)、相位 作为计算依据;

S变换矩阵表达式为:

其中:i是复数单位,τ为时间常量,f为频率,A(τ,f)=|S(τ,f)|代表S变换矩阵的幅值矩阵, 代表S变换矩阵的相位矩阵。

5.根据权利要求2所述基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:所述步骤5中,所述的模糊C均值聚类(FCM)算法其目标函数如式(8)所示;

式中m代表集群数量;xi表示n维测量数据的第i个元素;uij表示xi在集群j中的隶属度;

cj表示集群的n维中心。

6.根据权利要求2所述基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:所述步骤5中,所述F3-F7特征量作为FCM聚类算法的输入,提取到6组有效的组合,分别是:F7-t、F6-F3、F3-F4、F3-F5、F4-F5和F6-F7。

7.根据权利要求2所述基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与评估方法,其特征在于:所述步骤6中,所述F1、F2特征量作为光伏系统、风能系统、和光伏、风能系统同时接入IEEE-13节点配电网三种情况下的分类依据;所述的F3-F7特征量作为混合动力系统每种能源接入情况下,由于操作事件:并网、中断、孤岛改变引起的电能质量扰动分类依据。