[发明专利]基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法

说明书

本发明涉及风电场电压波动检测方法，具体是一种基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法。本发明解决了现有风电场电压波动检测方法无法有效检测由多个电压波动组成的3p CFVFs的问题。基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：电压信号u(t)的采集；步骤S2：等间隔宽度Δf_b的选择；步骤S3：检测频率区间[f_min,f_max]的选择；步骤S4：各区间截止频率f_bi的选择；步骤S5：区间的选择；步骤S6：EIAMD分量矩阵的形成；步骤S7：EIAMD分量矩阵的列重构；步骤S8：EIAMD分量矩阵的行简化；步骤S9：瞬时幅值a_i(t)和瞬时频率f_i′(t)的计算；步骤S10：瞬时频率f_i′(t)的修正；步骤S11：边际谱h(t)的计算；步骤S12：m个电压波动的频率和幅值的求取。本发明适用于风电场3p CFVFs检测。

技术领域

本发明涉及风电场电压波动检测方法，具体是一种基于EIAMD(等间隔解析模态分解)的风电场3p CFVFs检测方法。

背景技术

电压波动会产生灯光闪烁，并对敏感性负荷带来危害，严重时导致设备无法正常工作。风电场在实际运行中，其公共连接点处会产生3p紧密频率电压波动(CloseFrequency Voltage Fluctuations，CFVFs)，具体原因如下：电压波动主要由功率波动引起，对于目前常用的3叶片风机，风剪切、塔影效应和偏航系统会在风机每转产生3倍输出功率的振荡，因而产生3p电压波动(p为风机转动频率)。即使当风速一定的情况下，由风速变化引起的功率波动为零，但仍会产生3p电压波动。在一个风电场内多台风机的风速不同，因而其转速也不同，此时会围绕中心风速在公共连接点处产生一组由多个电压波动组成的3pCFVFs。研究表明，该组3p CFVFs的频率范围多在1Hz以内，各频率的最小差在0.01-0.02Hz，甚至更小。

为了防止电压波动带来的危害，目前国内外主要采用傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换、希尔伯特-黄变换和解析模态分解等方法对电压波动的频率和幅值进行检测。然而实践表明，现有检测方法由于自身原理所限，无法实现对该组3p CFVFs的有效检测，具体阐述如下：其一，傅里叶变换、短时傅里叶变换由于受到时间分辨率和频率分辨率的影响而不适合多个信号的检测；其二，小波变换适合多个信号的检测，但随着分解层数的增加，分解出的信号长度成2的幂次方减少，大大影响了幅值计算的准确性；其三，希尔伯特-黄变换也适合多个信号的检测，其首先通过经验模态分解(Empirical ModeDecomposition，EMD)将原始信号分解为各个固有模态函数(Intrinsic Mode Function，IMF)，但无法有效分解频率比小于1.5的CFVFs(如图3所示)，由于各IMF的分解偏差，通过边际谱得到的频率和幅值无法有效反映原始信号的本质属性(如图4所示)；其四，解析模态分解(Analytic Mode Decomposition，AMD)可以等效为一个数字滤波器，其滤波性能会受到因采样时间较短而产生的端点效应的影响，其虽然避免了EMD分解时由于三次样条插值而产生的端点效应，但Hilbert变换仍会在AMD(如图5、图6所示)、瞬时幅值(如图7所示)和瞬时频率(如图8所示)的计算过程中产生端点效应而造成模态混叠，影响其滤波性能，从而无法实现对CFVFs的有效检测。基于此，有必要发明一种全新的风电场电压波动检测方法，以解决现有风电场电压波动检测方法无法有效检测由多个电压波动组成的3p CFVFs的问题。

发明内容

本发明为了解决现有风电场电压波动检测方法无法有效检测由多个电压波动组成的3p CFVFs的问题，提供了一种基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于EIAMD的风电场3p CFVFs检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：