1.基于EWT和MFDE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:采用光学电压互感器,对主动配电网系统中的PQ扰动信号进行提取,PQ扰动信号经过信号转换后提取模拟信号,并对模拟信号进行预处理;
步骤2:采用经验小波分解EWT,对预处理后的PQ扰动信号进行模态分解,得到包含特征信息的本征模态函数BLIMF;
步骤3:将包含特征信息的本征模态函数BLIMF,作为多尺度振荡散布熵MFDE算法的输入,利用多尺度振荡散布熵MFDE算法,对模态分解得到的本征模态函数BLIMF进行散布熵熵值计算,计算得出PQ扰动信号在各个本征模态函数BLIMF下的多维熵值向量;
步骤4:根据步骤3求得的熵值向量经PCA降维后,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EWT和MFDE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,搭建包含光伏、风能、电动汽车的高渗透率主动配电网系统,作为电能质量PQ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20dB大小的噪声,以测试算法的鲁棒性;
主动配电网的渗透率以下述公式(1)为基准:
式中,Pi,DG‑non为系统内第i个分布式电源的装机容量;n为系统内分布式电源个数;PL,sum为系统内负荷总功率。
3.根据权利要求1所述基于EWT和MFDE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,主动配电网系统中的PQ扰动包含以下类型:W1‑W3为风机事件组:W1为风机与公共电网并网,W2为风机与公共电网中断,W3风机与公共电网断开后孤岛运行;
S1‑S3为光伏事件组:S1为光伏电池板与公共电网并网,S2为光伏电池板与公共电网中断,S3光伏电池板与公共电网断开后孤岛运行;
E1‑E2为电动汽车事件组:E1为电动汽车大规模接入电网,E2为电动汽车大规模离网;
H1‑H3为风机与光伏混合操作:H1为风机系统、光伏系统同时与公共电网并网,H2为风机系统、光伏系统同时与公共电网中断,H3风机系统、光伏系统与公共电网同时断开后孤岛运行。
4.根据权利要求1所述基于EWT和MFDE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,对模拟信号进行预处理方法:
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,带通滤波器的带宽BWi=10+2γfiHz;谐波频谱XH(ω)可由下式(6)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,φi为经验小波函数、ψi(ω)经为验尺度函数;
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EWT和MFDE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,包含特征信息的本征模态函数BLIMF计算如下:(1):使用FFT变换提取信号的主频f={fi}i=1,2,…N,其中,i为FFT提取的主频个数;
(2):确定边界值Ω={Ωi}i=1,2,…N,其将连续傅里叶频谱自适应分割为几个部分;初始边界值Ω0设为0,而余下的 为信号傅里叶频谱中两个相邻极小值fi、fi+1之间的中点;
(3):经验小波的构造采用Meyer小波的构造方法,采样频率为3.2kHz;经验小波函数φi和经验尺度函数ψi(ω)可定义如下:式中,β(γ,ω,Ωi)=β(1/2γΩi(|ω|‑(1‑γ)Ωi)),ω为输入信号频率,为信号傅里叶频谱中两个相邻极小值fi、fi+1之间的中点,其中,γ是确保两个连续状态区间之间的重叠区域最小的重要参数,其数值由计算出的边界值决定;
(4):经过滤波后的详细因数可由快速傅里叶逆变换得到:Wx(1,n)=IFFT(X(ω)φ1(ω)) (4);
Wx(i,n)=IFFT(X(ω)ψi(ω)) (5)。
6.根据权利要求1所述基于EWT和MFDE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,包含特征信息的EWT分量对应的散布熵熵值向量,对应着原信号的特征向量,特征向量的计算方式如下:对于长度为n的信号x={x1,x2,…,xN}的FdispEn可以导出如下:
1):首先,x={x1,x2,…,xN}映射到具有整数索引的c类,并从1到c做上标签;过程中存在大多数xi可能被分配给少数类别的问题,特别是当最大或最小值显著大于或小于信号的平均值或中值;正态累积分布函数(NCDF)可以解决这个问题;整个映射过程如下:先通过NCDF将x映射到y,数值皆在0到1之间,如下式(7)所示;
其中,σ和μ分别是时间序列x的标准差和平均值e为自然对数,xj为原信号中的第j个元素;再将每一个yi被线性地分配给从1到c的整数;映射信号的每个数值用取整,其中 表示第j个分类时间序列的元素,并且使用舍入运算符(round)将数字增加或减少到下一个整数;
2):依据 的原则定义时间序列
与嵌入维数m‑1和时间延迟d有关,每个时间序列 映射到具有振荡的散布模式其中 且π为一个种类的代表,用于区分最后的数量,并无实际数学意义;可以分配给每个时间序列 的所有可能的振荡的散布模式的数量为(2c‑1(m‑1)) ,其为π的所有种类;
3):从每个潜在的散布模式 可以得到以下相对概率:
其中,#是基数,m为嵌入维数,c为需映射的整数类类别,d为时间延迟, 为散布模式的种类,i为所有散布类型 的种类数, 为映射后的时间序列,N为原时间序列的最大数量;
4):最后,根据Shannon的熵定义,Fdispen值计算如公式(9)所示:其中,x为时间序列,m为嵌入维数,c为需映射的整数类类别,d为时间延迟, 为散布模式的种类,p可在上式(8)中计算,ln为以e为底的对数。
7.根据权利要求1所述基于EWT和MFDE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,SVM分类方法选用OAO方法,核函数选用多项式核函数。
8.根据权利要求1所述基于EWT和MFDE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、电压中断,谐波、闪变、振荡、凹陷或者尖刺;
PQ扰动信号包含幅值扰动或频率扰动的复合信号,幅值扰动包含电压暂升、电压暂降、电压中断;而谐波、闪变、振荡、凹陷或尖刺属于频率扰动。