一种多谐波源定位方法与流程

本申请涉及分布式多谐波源溯源术领域，具体涉及一种多谐波源定位方法。

背景技术：

1、随着高渗透率的可再生能源、高比例电力电力电子设备广泛的并网运行，使得电网的谐波污染日益严重，影响了电网优质供电的能力。因此，为对谐波进行管控和治理，需精确的定位电网中各个谐波源位置，为后续对谐波的管控和治理提供指导。

2、但是，现有的谐波源定位方法通常需要谐波网络参数这一先验条件，但在实际电力系统中，谐波网络参数难以直接测量获取，现有方法对于可再生能源的谐波模型匮乏，且负荷侧具有多样性、分散性以及运行的随机性，导致谐波源定位的准确性较低。因此，利用安装有谐波测量装置的公共连接点(point of common coupling，pcc)处测量的谐波电压、谐波电流数据，在谐波网络参数未知的情况下，有效的帮助工作人员确定谐波源位置，对后续谐波的管控和治理具有一定的指导意义。

技术实现思路

1、本申请旨在提出一种多谐波源定位方法，利用pcc点测量的谐波数据，提出基于奇异值分解和独立分量分析的多谐波源定位。

2、本申请实施例提出一种多谐波源定位方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，利用谐波测量数据构建谐波测量矩阵；

4、步骤s2，采用独立分量分析算法对所述谐波测量矩阵进行分析计算，得到各个谐波源电流；

5、步骤s3，根据单点测量的谐波数据和独立分量分析算法分离各负荷节点的系统侧和用户侧等效谐波源电流，并恢复用户侧谐波源电流的幅值、相位和次序的不确定性；

6、步骤s4，基于消去不确定性后的各负荷节点的谐波源电流估计结果，应用相关性分析辨识步骤s2中分离出的各个谐波源电流的次序，同时恢复所辨识的谐波源电流幅值、相位和次序的不确定性；进而计算出不确定性系数，恢复谐波转移阻抗矩阵幅值、相位和次序的不确定性，实现网络阻抗参数的准确估计。

7、进一步地，所述步骤s1中的确定谐波源数量，具体包括：

8、步骤s11，将系统中的谐波电压、电流的谐波测量数据表示为如下矩阵形式：

9、

10、其中，v表示谐波电压数据，一共p个电压量测；i表示谐波电流数据，一共q个电流量测；tn表示样本时间，n表示样本量，测量数据一共包含m＝p+q个量测量。

11、步骤s12，当谐波量测量数量大于实际谐波源数量时，可对上述测量矩阵进行奇异值分解得到：

12、x＝u∑vh(2)

13、其中，u和v分别为m×m维和n×n维的正交矩阵；∑为包含奇异值的对角矩阵；

14、步骤s13，将包含奇异值的对角矩阵∑中较小的元素置为0，消除残差信号对后续谐波源定位的影响，得到新的奇异值对角矩阵∑new，进一步利用该奇异值对角矩阵对测量矩阵进行恢复，得到新的谐波测量矩阵xnew：

15、xnew＝u∑newvh(3)。

16、进一步地，所述步骤s2中的获取各个谐波源电流，具体包括：

17、根据步骤s13获取的谐波测量矩阵xnew，构建谐波测量数据与谐波源电流之间的方程：

18、x＝as(4)

19、其中，a为m×k维的谐波转移阻抗矩阵，s为k×n维的谐波源电流矩阵。

20、进一步地，所述步骤s3中的确定各负荷节点用户侧谐波电流，具体包括：

21、步骤s31，根据权利要求2获取的谐波测量数据，采用谐波数据的波动量来表征测量信号的快变分量，所测谐波电压、电流之间的关系如下：

22、

23、其中，δic和δiu分别是用户侧和系统侧谐波源电流的波动矢量，δvpcc和δipcc分别是pcc处测量得到的谐波电压与谐波电流的波动矢量，zc与zu分别是用户侧与系统侧谐波阻抗值；

24、步骤s32，针对式(6)中所示的观测信号，利用独立分量分析算法分解出系统侧和用户侧谐波电流：

25、x＝ai                  (7)

26、其中，x＝[δvpcc，δipcc]t；i＝[i1，i2]t；a为系数矩阵；i为解混所得的电流；

27、步骤s34，令解混后的独立分量分别为i1＝b1δic，i2＝b2δiu，其中bj(j＝1,2)是非零数，通过最小二乘法分别求得ij的混合系数ki，ki＝[ki1 ki2]t，求解公式为：

28、ki＝(iti)-1itxi，i＝1,2              (8)

29、令系统侧谐波阻抗为zu，用户侧谐波阻抗为zc，对比式(6)即可所求的混合系数具有以下关系：

30、k1j＝k21zu,j＝1,2                        (9)

31、k1j＝-k22zc,j＝1,2                     (10)

32、步骤s35，求解式(9)和式(10)，可得其方程的解分别为：

33、

34、步骤s36，取两方程解的平均值作为系统侧谐波阻抗值，即：

35、

36、步骤s37，将估计得到的系统侧谐波阻抗zu和用户侧谐波阻抗zc代入式(13)，可得到实际的混合矩阵；

37、

38、最后，计算出用户侧和系统侧的谐波源电流：

39、

40、进一步地，所述步骤s4中的确定各负荷节点用户侧谐波电流，具体包括：

41、步骤s41，设定步骤s3中估计的负荷节点j的谐波源电流为ij,根据的能量大小定位出谐波源节点，选出k个能量最大的谐波源电流分别为：

42、步骤s42，采用式(15)分析谐波源信号sest中是否含有各负荷节点的谐波源电流信号：

43、

44、其中，τ为时延，为sest中的第i个源信号，j＝1,2,…,k；基于公式(15)对某一选取rij最大时的表示与谐波源信号高度关联,可辨识恢复sest和aest的次序，实现谐波源准确定位。

45、本申请实施例提出的多谐波源定位方法具有以下优点和特点：

46、本申请实施例利用谐波测量数据构建测量数据矩阵，基于奇异值分解确定网络中谐波源数量，通过独立分量分析法，确定各负荷节点的谐波源电流，并通过相关性分析，确定网络中各个谐波源位置。本发明仅利用谐波测量装置所采集的谐波电压、电流数据，无需谐波网络参数等先验信息，能够实现对多个谐波源的准确定位。

47、本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

技术特征：

1.一种多谐波源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于奇异值分解和独立分量分析的分布式多谐波源定位，其特征在于，所述步骤s1中的确定谐波源数量，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于奇异值分解和独立分量分析的分布式多谐波源定位，其特征在于，所述步骤s2中的获取各个谐波源电流，具体包括：

4.根据权利要求3所述的基于奇异值分解和独立分量分析的分布式多谐波源定位，其特征在于，所述步骤s3中的确定各负荷节点用户侧谐波电流，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于奇异值分解和独立分量分析的分布式多谐波源定位，其特征在于，所述步骤s4中的确定各负荷节点用户侧谐波电流，具体包括：

技术总结
本申请涉及一种多谐波源定位方法，包括：包括获取谐波测量数据，构建谐波测量矩阵，通过奇异值分解，在奇异值陡变点处确定网络中存在的谐波数量。分别通过独立分量分析方法和相关性分析，恢复负荷节点的谐波源点，进一步的确定谐波源位置。本发明仅利用谐波测量装置所采集的谐波电压、电流数据，无需谐波网络参数等先验信息，能够实现对多个谐波源的准确定位。有效的帮助工作人员确定谐波源位置，对后续谐波的管控和治理具有重要的指导意义。

技术研发人员：程卓,谢宏,李艳,张华赢,张宏钊,刘慧聪,汪清,梁晓锐,游奕弘,吴显,任宪利
受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5