[发明专利]基于二阶段改进ITD算法的风电场次同步振荡监测方法

权利要求书

1.一种基于二阶段改进ITD算法的风电场次同步振荡监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集风电场的电压电流信号，并进行预处理；

S2：利用二阶段改进ITD算法实时识别预处理后电压电流信号中的次同步振荡参数；

S3：基于次同步振荡参数和次同步振荡决策条件，实时监测风电场的次同步振荡；

所述步骤S2包括以下子步骤：

S21：利用改进ITD算法计算预处理后电流信号的次同步分量频率f_sub和电压信号的基波分量频率f₀，完成一阶段频率估计；

S22：根据电流信号的次同步分量频率f_sub和电压信号的基波分量频率f₀，获取电压电流信号中每个模态的相量，完成二阶段次同步振荡的参数识别；

所述步骤S21包括以下子步骤：

S211：根据预处理后电流信号中振荡分量的关键点计算过零点(t_z,L_z)；

S212：根据过零点(t_z,L_z)进行频率值更新，并根据相邻过零点之间的距离计算电流信号的次同步分量频率f_sub；

S213：根据预处理后电压信号计算电压信号的基波分量频率f₀，完成一阶段频率估计；

所述步骤S211中，电流信号中振荡分量的关键点的计算公式为：

其中，L_k+1表示振荡分量的关键点，X_k、X_k+1和X_k+2分别表示原始信号在给定区间内的三个连续极值点；τ_k、τ_k+1和τ_k+2分别表示X_k、X_k+1和X_k+2所对应的时刻；

所述步骤S211中，过零点(t_z,L_z)的计算方法为：根据满足L_k+1*L_k0的两个相邻极值点确定过零点(t_z,L_z)，其中，过零点(t_z,L_z)中纵坐标L_z的计算公式为：

其中，L_k表示振荡分量的关键点，X_z表示过零点对应的原始信号，

根据过零点(t_z,L_z)所对应的原始信号在两个相邻极值点之间的单调性，得到过零点(t_z,L_z)的横坐标t_z；

所述步骤S212中，电流信号的次同步分量频率f_sub的计算公式为：

f_sub＝1/(2dt₁*(t_z-t_z-1))

其中，dt₁表示数据的采样时间间隔，t_z表示电流信号在检测过程中最新更新的振荡分量的过零点的位置，t_z-1表示电流信号在检测过程中最新更新的振荡分量的相邻过零点的位置；

所述步骤S213中，电压信号的基波分量频率f₀的计算公式为：

f₀＝1/(2dt₁*(tv_i-tv_i-1))

其中，tv_i表示电压信号最新更新的过零点位置，tv_i-1表示电压信号最新更新的相邻过零点位置，dt₁表示数据的采样时间间隔；

所述步骤S22包括以下子步骤：

S221：根据电流信号的次同步分量频率f_sub和电压信号的基波分量频率f₀，计算超同步分量频率f_sup并构建电压电流信号的特征值向量λ；

S222：根据特征值向量λ构建电压电流信号的范德蒙矩阵A；

S223：利用最小二乘法，根据范德蒙矩阵A得到电压电流信号中每个模态的相量，完成次同步振荡参数识别；

所述步骤S221中，超同步分量频率f_sup的计算公式为：

f_sup＝2*f₀-f_sub

其中，f_sub表示电流信号的次同步分量频率，f₀表示电压信号的基波分量频率；

电压电流信号的特征值向量λ的计算公式为：

其中，ω_i＝2πf_i，λ_n,n＝1,2,...,2i表示对应于所有q个模态的q对共轭的特征值，T表示矩阵转置运算，q表示模态个数，σ_i表示所分析信号中第i个分量的阻尼，f_i表示所分析信号中第i个分量的频率，ω_i表示对应于频率f_i的角频率，j表示虚部单位；

所述步骤S222中，范德蒙矩阵A的表达式为：

其中，λ^p_q表示特征值向量中第i个元素的p次幂，p＝0,1,…,m-1，q＝1,2,…,2q，m表示电压电流号中利用的点的数量；

所述步骤S223中，电流信号中每个模态的相量C_I的计算公式为：

C_I＝(A^TA)^-1A^TY_I

其中，Y_I＝[p_I1,p_I2,p_I3,...,p_Im]^T表示在最小二乘法拟合的过程中所使用的电流信号的点组成的相量，p_Ii,Ii＝I1,I2,...,Im表示在最小二乘法拟合的过程中所使用的所有电流数据，

电压信号中每个模态的相量C_V的计算公式为：

C_V＝(A^TA)^-1A^TY_V

其中，Y_V＝[p_V1,p_V2,p_V3,...,p_Vm]^T表示在最小二乘法拟合的过程中所使用的电压信号的点组成的相量，p_Vi,Vi＝V1,V2,...,Vm表示在最小二乘法拟合的过程中所使用的所有电压数据。