一种新能源输出电流工频分量获取方法及系统与流程

本发明涉及电网，尤其涉及一种新能源输出电流工频分量获取方法及系统。

背景技术：

1、新能源是一种不同于同步发电机的新型电源，其依赖电力电子装置的高频开关实现直-交变换和电能传输。由于其运行和控制原理的差异性，新能源不可避免地在电力系统中引入不同频率的谐波。这些谐波可能对基于工频分量的电能计量装置和继电保护装置造成影响，导致电能计量不准确、保护不正确动作等问题，影响电力系统的正常运行。

2、在现有技术中，现有电气量分析方法主要包括傅里叶及其改进算法、小波分析等频域算法和ar模型、prony拟合算法等时域方法及music等子空间算法，还有基于不同优化算法的智能方法。然而傅里叶等方法分辨率有限，难以应对成分复杂的谐波情况，prony拟合算法等时域方法较为依赖谐波分量的梳理等先验知识，对噪声较为敏感，子空间分解算法则较为复杂，计算量较大，同样对噪声较为敏感。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新能源输出电流工频分量获取方法及系统，可以实现对非周期噪声的电气量进行求解，进而得到电流的工频分量，提高了工频分量的精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种新能源输出电流工频分量获取方法，包括：

3、获取待测装置输出的多个电流噪声数据和待测相的多个电流数据，并根据电流噪声数据建立第一hankel矩阵，根据电流数据建立第二hankel矩阵；

4、根据第一hankel矩阵和第二hankel矩阵构造广义奇异值矩阵，并对广义奇异值矩阵进行求解处理，得到第三矩阵；

5、对第三矩阵进行抽取并求解特征值后，根据特征值和电流数据的周期，得到各个电流数据的频率值；

6、将各个电流数据的频率值与预设频率值进行绝对误差计算得到绝对误差值，确定绝对误差值最小的电流数据的频率值为待测相中的工频分量。

7、实施本实施例，通过获取待测装置输出的多个电流噪声数据和待测相的多个电流数据，并根据电流噪声数据建立第一hankel矩阵，根据电流数据建立第二hankel矩阵，根据第一hankel矩阵和第二hankel矩阵构造广义奇异值矩阵，并对广义奇异值矩阵进行求解处理，得到第三矩阵，对第三矩阵进行抽取，求解特征值后，根据特征值和电流数据的周期，得到各个电流数据的频率值；将各个电流数据的频率值与预设频率值进行绝对误差计算得到绝对误差值，确定绝对误差值最小的电流数据的频率值为待测相中的工频分量。本方法通过使用噪声信号构成的hankel矩阵和电流信号构成的hankel矩阵进行求解，得到电流中各个分量的幅值、相位信息，提高了工频分量的精度。

8、作为优选方案，还包括：

9、利用第二hankel矩阵的转置矩阵和特征值，计算得到各个电流数据的基本参量，并确定绝对误差值最小的电流数据的基本参量为工频分量的基本参量，其中，基本参量包括幅值和相位。

10、作为优选方案，获取待测装置输出的多个电流噪声数据和待测相的多个电流数据，并根据多个电流噪声数据建立第一hankel矩阵，根据多个电流数据建立第二hankel矩阵，具体为：

11、获取待测装置输出的多个电流噪声数据，并对多个电流噪声数据进行抽取，得到第一hankel矩阵，其中，电流噪声数据包括a相数据、b相数据和c相数据，第一hankel矩阵为：

12、

13、其中，表示第一hankel矩阵，l为矩阵束参数，l<n，k表示某相电流，n表示电流噪声数据个数；

14、获取待测装置中待测相的多个电流数据，并根据多个电流数据建立第二hankel矩阵，其中，第二hankel矩阵为：

15、

16、其中，表示第二hankel矩阵，k表示某相电流，l为矩阵束参数，l<t，t表示电流数据个数。

17、作为优选方案，根据第一hankel矩阵和第二hankel矩阵构造广义奇异值矩阵，并对广义奇异值矩阵进行求解处理，得到第三矩阵，具体为：

18、根据第一hankel矩阵和第二hankel矩阵建立矩阵对，并对矩阵对进行奇异值分解，得到矩阵对的广义奇异值矩阵；

19、根据广义奇异值矩阵和选择矩阵，得到第三矩阵，其中，选择矩阵为：

20、

21、其中，e为单位阵，0为全0阵，下标m×m、(l-m)×m、m×(l-m)、(l-m)×(l-m)表示矩阵行列数，m为矩阵对的广义奇异值大于预设门槛值的个数。

22、实施本实施例，使用第一hankel矩阵和第二hankel矩阵建立矩阵对，并对矩阵对进行奇异值分解，得到矩阵对的广义奇异值矩阵，根据广义奇异值矩阵和选择矩阵，得到第三矩阵。通过获取测量装置或传感器的噪声信号构成hankel矩阵，与实际运行采集的电流信号构成矩阵对，然后采用广义奇异值分解，可以准确求解出电流信号中的频率，克服噪声信号对获取电流工频分量的影响。

23、作为优选方案，对第三矩阵进行抽取并求解特征值后，具体为:

24、对第三矩阵的最后一行进行删除后，得到第五矩阵，对第三矩阵的第一行进行删除后，得到第六矩阵；

25、对第五矩阵进行矩阵指数的逆运算后，得到第五矩阵的伪逆矩阵；

26、根据伪逆矩阵和第六矩阵，得到第四矩阵，并对第四矩阵进行特征值计算，得到第四矩阵的特征值，其中，第四矩阵计算公式为：

27、

28、其中，xe表示第四矩阵，表示第五矩阵的伪逆矩阵，xe2表示第六矩阵。

29、作为优选方案，根据特征值和电流数据的周期，得到各个电流数据的频率值，具体为：

30、利用反正切函数对特征值的实部和虚部进行计算得到计算结果；

31、将计算结果和电流数据的采样周期，利用第二预设计算方式进行计算，得到各个电流数据的频率值，其中，第二预设计算方式为：

32、

33、其中，ts表示为电流数据的采样周期，zi表示第四矩阵的特征值，im(zi)表示特征值的虚部，re(zi)表示特征值的实部。

34、作为优选方案，利用第二hankel矩阵的转置矩阵和特征值，计算得到各个电流数据的基本参量，具体为：

35、根据第二hankel矩阵的转置矩阵，求解得到复向量，其中，计算公式为：

36、

37、其中，b表示复相量，表示第二hankel矩阵的转置矩阵，φ表示为第四矩阵的特征值构成的矩阵，

38、

39、其中，zi(i＝1,2,…,m)表示第四矩阵的特征值。

40、利用第一预设计算方式对复向量进行求解，得到各个电流数据的振动基本参量，其中，第一预设计算方式为：

41、

42、其中，ai表示电流数据振动的幅值，θi表示电流数据振动的相位，bi表示包含幅值和相位的电流数据的复相量。

43、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种新能源输出电流工频分量获取系统，包括获取模块、第三矩阵模块、频率值获取模块和工频分量模块，

44、其中，获取模块用于获取待测装置输出的多个电流噪声数据和待测相的多个电流数据，并根据多个电流噪声数据建立第一hankel矩阵，根据多个电流数据建立第二hankel矩阵；

45、第三矩阵模块用于根据第一hankel矩阵和第二hankel矩阵构造广义奇异值矩阵，并对广义奇异值矩阵进行求解处理，得到第三矩阵；

46、频率值获取模块用于对第三矩阵进行抽取并求解特征值后，根据特征值和电流数据的周期，得到各个电流数据的频率值；

47、工频分量模块用于将各个电流数据的频率值与预设频率值进行绝对误差计算得到绝对误差值，确定绝对误差值最小的电流数据的频率值为待测相中的工频分量。

48、作为优选方案，新能源输出电流工频分量获取系统还包括基本参量计算模块，

49、其中，基本参量计算模块用于利用第二hankel矩阵的转置矩阵和特征值，计算得到各个电流数据的基本参量，并确定绝对误差值最小的电流数据的基本参量为工频分量的基本参量，其中，基本参量包括幅值和相位。

50、作为优选方案，获取模块包括第一hankel矩阵单元和第二hankel矩阵单元，

51、其中，第一hankel矩阵单元用于获取待测装置输出的多个电流噪声数据，并对多个电流噪声数据进行抽取，得到第一hankel矩阵，其中，电流噪声数据包括a相数据、b相数据和c相数据，第一hankel矩阵为：

52、

53、其中，表示第一hankel矩阵，l为矩阵束参数，l<n，k表示某相电流，n表示电流数据个数；

54、第二hankel矩阵单元用于获取待测相的多个电流数据，并根据多个电流数据建立第二hankel矩阵，其中，第二hankel矩阵为：

55、

56、其中，表示第二hankel矩阵，k表示某相电流，l为矩阵束参数，l<n，n表示电流数据个数。