1.基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:采用改进经验小波分解EWT对主动配电网系统的PQ扰动信号进行分解,滤除PQ扰动信号的噪声,分解得到包含特征信息的EWT分量;
步骤2:将包含特征信息的EWT分量,作为复合多尺度排列熵CMPE算法的输入信号,利用复合多尺度排列熵CMPE算法,对各个包含特征信息的EWT分量进行排列熵计算,计算每种PQ扰动信号在各个模态函数下的熵值矩阵;
步骤3:使用PCA算法对计算的熵值矩阵进行降维处理,计算主元分量,得出各类PQ扰动信号的特征范围;
步骤4:根据步骤3求得的降维处理后的特征值矩阵,作为SVM算法的输入量;
步骤5:对含分布式能源的主动配电网系统,进行PQ扰动信号识别。
2.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:搭建包含光伏、风能、电动汽车的主动配电网系统,作为电能质量扰动检测方法有效性的测试系统;
所述搭建的测试系统是一个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;采样频率为3.2kHz,采样时长为0.2s,通过对输出信号加入25dB大小的噪声,以测试算法的鲁棒性。
3.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤1中,主动配电网系统的PQ扰动包含以下类型:C1风能系统并网、C2风能系统中断、C3风能系统孤岛运行、C4光伏系统并网、C5光伏系统中断、C6光伏系统孤岛运行、C7电动汽车大规模离网、C8电动汽车大规模并网、C9光伏系统和风能系统同时并网、C10光伏系统和风能系统同时中断、C11光伏系统和风能系统同时孤岛运行。
4.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤1中,改进经验小波分解EWT包括:首先,构建原始扰动信号的基波与谐波的频域序列 其中,最小分量幅值不得低于基波的2%,最小频率不低于45Hz,并以这组频率作为中心频率,计算ψi,该带通滤波器的带宽BWi=10+2γfi Hz;谐波频谱XH(ω)可由下式(1)计算得出:式中,XH为谐波频谱,ω为输入信号频率,i为主频次数,Λ1为频域序列,ψi(ω)为经验尺度函数;γ是确保两个连续状态区间之间的重叠区域最小的参数,fi为谐波分量频率;从原始频谱X(ω)中减去谐波频谱XH(ω)得到只包含间谐波残留频谱XR(ω),构造最小分量幅值不得低于基波的2%,最小频率不低于5Hz的间谐波序列 将Λ1、Λ2结合并以升序排列即可得到 对Λ3序列中,相邻不超过±5Hz的分量分为一组,以确保实际频率仅被考虑用于滤波器设计,从而提取单频分量;经处理后的频率序列Λ={fi}i=1,2,…N,N≤M1+M2为信号中存在的最终频域序列,间距超过10Hz的频率分量都得以被准确的分割。
5.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤2中,所述包含特征信息的EWT分量,根据扰动类型的不同有所区别,每个EWT分量代表了不同频率的扰动;
熵值矩阵的计算方式如下:
排列熵为对于维度为i、长度为N的时间序列x(i)、延迟时间λ、嵌入维度m的时间序列进行相空间重构,得到:
Xi={x(i),x(i+λ),…,x(i+(m‑1)λ)} (2)其中,1≤i≤N‑(m‑1)λ,将Xi中的m元素按照升序重新排列,j为新序列中m元素的所在列索引,可得:
x(i+(j1‑1)λ)≤x(i+(j2‑1)λ)≤…≤x(i+(jm‑1)λ) (3)因此,任意矢量Xi都可以得出一组符号排列πn:πn=(j1,j2,…,jm)n=1,2,…,k k≤m! (4)其中,m为嵌入维度,j为序列中m元素的所在列索引,m!为不同符号的最大数量值,用P(π1),P(π2),…,P(πk)来表示每组符号排列的概率分布,则有 每个πn的概率分布可由下式(5)确定:
其中,维度为i、N为的时间序列x(i)长度、λ为延迟时间、m为嵌入维度、Num为取数量;则经归一化的排列熵可由下式(6)表示:其中,维度为i、N为的时间序列x(i)长度、λ为延迟时间、m为嵌入维度;j为新序列中m元素的所在列索引,P(πj)为第j个排列概率,具体计算为公式(5);
首先,在给定的时间序列{x(i),i=1,2,3,…,N}得到多尺度下的粗粒化处理结果,在给定尺度因子τ下的第k维粗粒化时间序列 其中, 可由下式(7)得到:
其中, 为在给定尺度因子τ下的第k维粗粒化时间序列,j为序列中m元素的所在列索引;
把相应尺度下的CMPE取平均值则可得到在尺度因子τ下的CMPE值,即为:其中,τ是产生粗粒化时间序列的尺度因子,m为嵌入维数,λ为延迟时间,X为输入量,为在给定尺度因子τ下的第k维粗粒化时间序列,PE的计算公式在上述公式(6)中给出。
6.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤3中,PQ扰动信号的特征范围,建立在PCA第一主元分量p1、第二主元分量p2、第三主元分量p3上。
7.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤4中,
降维处理后的特征值矩阵,其具体计算方式如下:假设需降维的熵值矩阵为N行m列,为一N×m矩阵
*
则标准矩阵X为:
式中,i=1,2…,N;j=1,2,…,m;xj为矩阵的第j行, sj分别为xj的均值与方差;
*T * *T *
则相关矩阵R=X X /(N‑1),X 为矩阵X的转置,求得相关矩阵R的特征值λ1≥λ2≥…≥λm,及相应特征向量u1,u2,…,um;为确定主成分个数,还需计算方差贡献率ηi与累计方差贡献率ηsum
p的赋值取决于ηsum的大小,选取的p应保证ηsum大于80%及以上,p的赋值为3,贡献率ηsum皆大于90%;按照p的数值构建特征向量矩阵Um×p=[u1,u2,…up],m为原始矩阵的列数;
则主成分分析降维后的矩阵即为:
将ZN×p作为SVM算法的输入量。
8.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述步骤5中,所述含分布式能源的配电网故障状态,包括电压暂降、电压暂升、谐波、闪变、震荡、或凹陷尖刺;PQ扰动信号包含暂升、暂降、或谐波的复合信号。
9.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:所述PQ扰动信号为负序电压信号。
10.根据权利要求1所述基于改进EWT和CMPE的配电网电能质量扰动检测方法,其特征在于:采用改进经验小波变换EWT,对扰动信号进行分解,滤除扰动信号内部噪声,分解得到包含特征信息的EWT分量;所述的针对EWT改进在于构造分割准确的FFT序列。