基于参数辨识的谐波发射水平估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统的电能质量监测与分析技术领域，尤其设及一种基于参数辨 识的谐波发射水平估计方法。
【背景技术】
[0002] 谐波污染问题是配电网和微电网中常见的电能质量问题，近年来分布式电源和非 线性负荷的接入量不断上升，使得公用电网的谐波问题日渐突出。为有效治理谐波污染，必 须明确谐波污染责任，即准确定位谐波来源并评估谐波发射水平。谐波在电网中的传播特 性较为特殊，且存在交互作用和叠加效应，该些特性给谐波发射水平的估计造成了困难。相 关技术中的谐波发射水平估计方法在使用条件上存在一定的适应性问题，工程实际应用中 的精度不能令人满意。部分谐波发射水平估计方法依赖于一些不便测量的系统参数，因而 在实际工程应用中的实用性受到较大局限。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 目的在于提出一种基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，该方法能够较为简便、准确地 估计谐波发射水平，适用性广，利于在实际工程中推广应用。
[0004] 为了实现上述目的，本发明实施例的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，包 括W下步骤；S1、确定待估计的电气端口，并设定谐波分量的次数h;S2、W相同的采样间隔 同时对所述待估计的电气端口上的电压和电流进行采样，W获取第一电压采样序列和第一 电流采样序列；S3、对所述第一电压采样序列和第一电流采样序列进行信息提取，W获取电 压基波幅值、基波实际频率、仅包含基波分量和h次谐波分量的第二电压采样序列W及仅 包含基波分量和h次谐波分量的第二电流采样序列；S4、根据所述第二电压采样序列获取 电压修正积分序列；S5、根据所述电压修正积分序列、所述第二电压采样序列和所述第二电 流采样序列获取负荷时域等值参数，并根据所述负荷时域等值参数生成负荷时域等值参数 序列，W及计算所述负荷时域等值参数序列的标准差；W及S6、根据所述标准差计算主动h 次谐波电流有效值和主动h次谐波电流崎变率，W对所述电气端口的谐波发射水平进行估 计。
[0005] 本发明实施例的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，利用电压波形与电流波 形的信号采样数据对负荷端口的时域等值参数进行分析，结合时域等值参数的标准差与谐 波发射水平之间的定量关系，计算谐波源的谐波发射水平，该方法能够较为简便、准确地估 计谐波发射水平，适用性广，利于在实际工程中推广应用。
[0006] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S3具体包括：对所述第一电压采样序 列和所述第一电流采样序列进行快速傅立叶变换，W获取所述电压基波幅值、电压基波相 位、电流基波幅值、电流基波相位、所述基波实际频率和电压h次谐波幅值、电压h次谐波 相位、电流h次谐波幅值、电流h次谐波相位；根据所述电压基波幅值和所述电压基波相位 合成电压基波分量，并根据所述电压h次谐波幅值和所述电压h次谐波相位合成电压h次 谐波分量，W及对所述电压基波分量和所述电压h次谐波分量进行快速傅立叶反变换，W 生成所述第二电压采样序列；根据所述电流基波幅值和所述电流基波相位合成电流基波分 量，并根据所述电流h次谐波幅值和所述电流h次谐波相位合成电流h次谐波分量，W及对 所述电流基波分量和所述电流h次谐波分量进行快速傅立叶反变换，W生成所述第二电流 义样序列。
[0007] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S4具体包括：根据所述电压基波相位 获取所述第二电压采样序列的基波相位零点；对所述第二电压采样序列进行数值积分，W 生成电压原始积分序列；W及根据所述基波相位零点和所述电压原始积分序列获取所述电 压修正积分序列。
[000引进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S5具体包括；确定求解阶数K，根据所 述电压修正积分序列、所述第二电压采样序列和所述第二电流采样序列构建线性方程组； 对所述线性方程组进行求解，W获取P位K阶的负荷时域等值参数，其中，K为所述求解阶 数，K> 2,P= 1，2,…，N，N为采样点数；W及根据所述P位K阶的负荷时域等值参数生成 所述负荷时域等值参数序列，并计算所述负荷时域等值参数序列的标准差。
[0009] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述线性方程组为：
[0010]
【主权项】
1. 一种基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 确定待估计的电气端口，并设定谐波分量的次数h ; 52、 以相同的采样间隔同时对所述待估计的电气端口上的电压和电流进行采样，以获 取第一电压米样序列和第一电流米样序列； 53、 对所述第一电压采样序列和第一电流采样序列进行信息提取，以获取电压基波幅 值、基波实际频率、仅包含基波分量和h次谐波分量的第二电压采样序列以及仅包含基波 分量和h次谐波分量的第二电流采样序列； 54、 根据所述第二电压采样序列获取电压修正积分序列； 55、 根据所述电压修正积分序列、所述第二电压采样序列和所述第二电流采样序列获 取负荷时域等值参数，并根据所述负荷时域等值参数生成负荷时域等值参数序列，以及计 算所述负荷时域等值参数序列的标准差； 56、 根据所述标准差计算主动h次谐波电流有效值和主动h次谐波电流畸变率，以对所 述电气端口的谐波发射水平进行估计。
2. 如权利要求1所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，所述S3 具体包括： 对所述第一电压采样序列和所述第一电流采样序列进行快速傅立叶变换，以获取所述 电压基波幅值、电压基波相位、电流基波幅值、电流基波相位、所述基波实际频率和电压h 次谐波幅值、电压h次谐波相位、电流h次谐波幅值、电流h次谐波相位； 根据所述电压基波幅值和所述电压基波相位合成电压基波分量，并根据所述电压h次 谐波幅值和所述电压h次谐波相位合成电压h次谐波分量，以及对所述电压基波分量和所 述电压h次谐波分量进行快速傅立叶反变换，以生成所述第二电压采样序列； 根据所述电流基波幅值和所述电流基波相位合成电流基波分量，并根据所述电流h次 谐波幅值和所述电流h次谐波相位合成电流h次谐波分量，以及对所述电流基波分量和所 述电流h次谐波分量进行快速傅立叶反变换，以生成所述第二电流采样序列。
3. 如权利要求2所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，所述S4 具体包括： 根据所述电压基波相位获取所述第二电压采样序列的基波相位零点； 对所述第二电压采样序列进行数值积分，以生成电压原始积分序列； 根据所述基波相位零点和所述电压原始积分序列获取所述电压修正积分序列。
4. 如权利要求1所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，所述S5 具体包括： 确定求解阶数K，根据所述电压修正积分序列、所述第二电压采样序列和所述第二电流 采样序列构建线性方程组； 对所述线性方程组进行求解，以获取P位κ阶的负荷时域等值参数，其中，κ为所述求 解阶数，K彡2, P = 1，2,…，N，N为采样点数； 根据所述P位K阶的负荷时域等值参数生成所述负荷时域等值参数序列，并计算所述 负荷时域等值参数序列的标准差。
5. 如权利要求4所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，所述线 性方程组为：
其中，Up为所述第二电压采样序列U i，U2，…，Un中第P个元素 ，i p为所述第二电流采样 序列ip i2，…，iN中第p个元素 ，y P为所述电压修正积分序列y i，y2，…，yN中第p个元素 ，r p 和Ip为所述P位K阶的负荷时域等值参数，K为所述求解阶数，N为所述采样点数，a除以 b的余数mod (a, b)定义为：
为小于或者等于叾的最大整数。
6. 如权利要求5所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，根据下 述公式计算所述负荷时域等值参数序列的标准差：
其中，I和?分别为所述负荷时域等值参数序列r2，…，rjP I i，I2，…，^的算术平 均值，σ 1?和σ 1分别为所述负荷时域等值参数序列r u r2,…，iyfP I u 12,…，In的标准差， N为所述采样点数。
7. 如权利要求1或6所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，根据 下述公式计算所述主动h次谐波电流有效值和所述主动h次谐波电流畸变率：
其中，IhaS所述主动h次谐波电流有效值，U1为所述电压基波幅值，（^和? i为所述 负荷时域等值参数序列的标准差，4为所述基波实际频率，h为所述谐波分量的次数，CHDha 为所述主动h次谐波电流畸变率，I1S所述电流基波幅值。
8. 如权利要求3所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，根据下 述公式获取所述第二电压采样序列的基波相位零点：
其中，S为所述基波相位零点，0ul为所述电压基波相位，L为每个工频基波周期内对所 述待估计的电气端口上的电压和电流进行采样的采样点数，N为采样点数，round(a)定义 为最接近a的整数，a除以b的余数mod (a, b)定义为：
为小于或 者等于f的最大整数。
9. 如权利要求8所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，根据下 述公式获取所述电压修正积分序列： yk= y Sk_yss，k = 1，2,…，N， 其中，yk为所述电压修正积分序列的第k个元素，ysk为所述电压原始积分序列的第k 个元素，ysS为所述电压原始积分序列的第S个元素，S为所述基波相位零点，N为所述采样 点数。
10. 如权利要求8所述的基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，其特征在于，所述N 和所述L满足以下关系：N = mL，其中，m为正整数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于参数辨识的谐波发射水平估计方法，该方法包括：确定待估计的电气端口，并设定谐波分量的次数h；以相同的采样间隔同时对待估计的电气端口上的电压和电流进行采样，以获取第一电压采样序列和第一电流采样序列；对第一电压采样序列和第一电流采样序列进行信息提取，以获取电压基波幅值、基波实际频率、第二电压采样序列和第二电流采样序列；根据第二电压采样序列获取电压修正积分序列；根据电压修正积分序列、第二电压采样序列和第二电流采样序列获取负荷时域等值参数，生成负荷时域等值参数序列并计算其标准差；根据标准差计算主动h次谐波电流有效值和主动h次谐波电流畸变率。该方法简便、准确，利于在实际工程中推广应用。
【IPC分类】G01R23-16, G01R31-00
【公开号】CN104749434
【申请号】CN201510103513
【发明人】沈沉, 唐可翾, 吴翔宇, 陈卫东, 孙艺敏, 黄秀琼
【申请人】清华大学, 广西电网有限责任公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月10日