[发明专利]一种分布式光伏发电集群并网系统的谐振检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏集群并网系统的谐振检测方法。特别是涉及一种基于小波变换和希尔伯特黄变换的分布式光伏发电集群并网系统的谐振检测方法。

背景技术

分布式光伏发电集群并网系统谐振的产生是由于大量分布式能源集群并网导致电网成为一个蕴含多个固有谐振点的复杂高阶LC网络。另外，由于光伏输出功率的波动性，电网包含各种谐波，当某一次谐波与固有谐振点相等或相近时，分布式光伏的并网点将发生谐振现象，严重时还将导致整个电网谐振，严重影响了电网的安全稳定运行。

希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform，HHT)和小波变换(Wavelet Transform，WT)是电网谐波检测的常见方法。希尔伯特黄变换能够检测出谐波的频率和幅值。小波变换理论在时域和频域具有良好的局部化或近似局部化性质，因此用小波变换进行信号的突变点检测更具完备性。但小波变换不能准确分辨出各次谐波。基于小波变换和希尔伯特黄变换相结合的谐波检测方法很好地结合了小波变换和希尔伯特黄变换的特点，能够准确测量谐波的频率和幅值，并准确判断谐振频率和幅值。

谐振不同于谐波之处为：谐波表现为电流和电压波形产生周期性畸变，而谐振使得电流和电压波形产生的畸变是非周期性的，具体表现为波形的幅值逐渐增大，甚至因过压、过流保护动作导致逆变器停机。

已有的基于小波变换和希尔伯特黄变换的谐波检测方法不足之处是，只是针对常规的分布式能源并网系统，而当分布式能源集群并网时，由于高渗透率的分布式能源导致电网中产生更加复杂的谐波，却没有加以检测分析。此外，基于小波变换和希尔伯特黄变换的检测方法只是针对谐波分析，而没有利用小波变换在突变点检测这方面的优势，对谐振这一更加严重的电能质量问题进行分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种对分布式能源的集群并网运行适应性强，便于实际工程应用的分布式光伏发电集群并网系统的谐振检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种分布式光伏发电集群并网系统的谐振检测方法，包括如下步骤：

1)小波变换检测突变点，选择db10作为小波基，原始谐振信号作为小波变换的输入，利用小波变换检测出包含突变点频带范围，确定谐振信号的频带范围；

2)采用希尔伯特黄变换方法分析含有突变现象的离散高频信号d_j+1(n)，得到各次谐波的瞬时频率和瞬时幅值；

3)希尔伯特黄变换验证。

步骤1)包括：

对谐振电流信号进行j+1层db10小波分解，将原始信号分解为离散高频信号和离散低频信号，观察小波变换得到的高频信号是否含有突变点，提取包含突变点的高频信号；

设i(t)为待分析的原始信号，i(n)为对原始信号采样得到的离散序列，对i(n)进行小波分解，得到离散低频信号a_j+1(n)和离散高频信号d_j+1(n)的计算公式如下：

其中h(k-2n)＝<φ_j+1,n,φ_j,n>，g(k-2n)＝<ψ_j+1,n,ψ_j,n>，j代表分解层数，h和g分别为所选定的小波基以及尺度函数所生成的低通以及高通滤波器，当选定小波基之后，h和g也就确定下来，初始信号a₀(n)就是采样序列i(n)；

尺度函数φ、小波基函数ψ和低通滤波器h、高通滤波器g之间存在如下的二尺度方程：

当选用平滑函数h(t)的一阶导数作为小波函数时，h(t)的伸缩函数小波基函数则待分析的原始信号i(t)的小波变换如下式：

其中，h_a(t)为函数h(t)的伸缩函数，a为尺度，φ为尺度函数，ψ为小波基函数，h为低通滤波器，g为高通滤波器，Z为整数，W_ai(t)为i(t)在尺度a下的小波变换，可知，小波变换的突变点检测的依据如下：小波变换W_ai(t)表示成信号i(t)在尺度a下被h_a(t)平滑后的一阶导数，对于某一特定的尺度a,i(t)的突变点对应着W_ai(t)的局部极值点。

步骤2)包括：