一种配电网多点谐波污染溯源方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配电网多点谐波污染溯源方法。
【背景技术】
[0002] 对于配电网的谐波污染溯源，国外和国内的现有关键技术如下：
[0003] 国外关键技术：对于谐波源的识别问题，Heydt.G.T等学者提出采用状态估计的 方法来获得负荷注入系统的谐波功率，当这一注入谐波功率为正时，则判定该负荷为谐波 源。然而负荷的谐波功率并不能完全表征负荷的特性，线性负荷虽然不会发出谐波功率，但 在复杂的多谐波源网络中，谐波源却有可能吸收谐波功率，因此，这种识别方法难免会得出 错误的结果。
[0004] ??ηAM等学者根据负荷在外加扰动的情况下，谐波电流和谐波电压幅值之间的相 互关系来判断负荷中是否含有谐波源。该方法是一种定性的方法，可以识别负荷中的谐波 源，却不能将负荷中线性与非线性部分各自的谐波电流进行有效的区分。
[0005]国内关键技术：公共耦合点处把系统等效为两部分，即供电侧和用户侧，然后根据 相应的等效电路模型，确定出主谐波源一侧，也称之为基于等效电路模型的定位法，常见的 方法有有功功率定位法、无功功率定位法、临界阻抗定位法等，有功和无功功率定位法受谐 波源之间相位差的影响，在定位时产生较大的误差，临界阻抗定位法由于测量误差而影响 定位精度；
[0006] 对整个系统网络用谐波状态估计的方法，该方法计算出系统各节点的谐波电压及 支路的谐波电流，从而判断谐波源位置，常见的方法有谐波电流状态估计定位、谐波电压状 态估计定位、神经元网络模型和遗传算法定位等。谐波电流状态估计定位的缺点是在波形 发生畸变的情况下，功率的定义还存在争议，所以选功率作为量测量没有说服力；而谐波电 压状态估计定位法把所有母线电压作为状态变量，方程组的冗余度会增加，增益矩阵的求 逆运算量会增大，而且由于测量点的增加，费用也大量增加。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种配电网多点谐波污染溯源方法。
[0008] 解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0009] 一种配电网多点谐波污染溯源方法，包括：
[0010] 步骤S1，获取受测配电网的节点总数量m、支路总数量和网络拓扑结构；
[0011] 步骤S2,选取受测配电网的η个节点作为监测点，在受测配电网的每一个监测点 安装监测装置，η彡mX40%，受测配电网除监测点外的节点则作为非监测点；
[0012] 步骤S3,用所述各个监测装置按预设的数据采集时间间隔采集受测配电网η个监 测点的谐波电压数据，将当前时刻即进行谐波污染溯源时刻之前每一数据采集时刻采集到 的受测配电网η个监测点谐波电压数据存入谐波历史数据库，并且，获取受测配电网所有m 个节点在当前时刻之前对应于所述监测装置每一数据采集时刻的谐波源接入状态并存入 所述谐波历史数据库；用所述各个监测装置采集受测配电网η个监测点在当前时刻的谐波 电压数据并存入谐波测试数据库；
[0013] 步骤S4,按以下步骤S41至步骤S44,判断出受测配电网所有m个节点在当前时刻 的谐波源接入状态：
[0014] 步骤S41，用保存在所述谐波历史数据库中的数据构建关系数据库，使得：每一所 述数据采集时刻的受测配电网η个监测点谐波电压数据均按预设顺序组成一个列向量，每 一所述数据采集时刻的受测配电网所有m个节点谐波源接入状态均按预设顺序组成一个 列向量，第i数据采集时刻的监测点谐波电压数据列向量^与节点谐波源接入状态列向量 又^勾成关系数据库的一对列向量数据对，其中，i表示数据采集时刻；
[0015] 步骤S42,将所述关系数据库中节点的谐波源接入状态进行赋值，即：节点接入了 谐波源的状态赋值为1、未接入谐波源的状态赋值为〇 ;
[0016] 将所述关系数据库中监测点的谐波电压数据进行归一化处理，S卩：将第i数据采 集时刻的监测点谐波电压数据列向量Xl按式一进行归一化处理：
[0018] 式一中，x_和x_分别为所有时刻同一监测点处谐波电压数据的最大和最小值组 成的列向量，归一化的结果是将原始数据规整到[0, 1]范围内；
[0019] 步骤S43,将归一化后的关系数据库代入下述式二所述的支持向量机模型，关系数 据库中列向量数据对Xl，yjt为模型的训练向量数据输入到支持向量机模型的列向量X，y 中，支持向量机模型表示为：
[0021] 式二中，K(x,xw)为核函数，aw为权值向量，b为偏移量，S为训练向量数据对数；
[0022] 核函数表示为：
[0024] 将关系数据库中所有列向量数据对代入式二进行交叉验证，选择使训练向量数据 方差最小的a"，σ，b参数作为最佳参数；
[0025] 步骤S44,将步骤S43得到的最佳参数代入式二中，将所述谐波测试数据库中的受 测配电网η个监测点在当前时刻的谐波电压数据按所述预设顺序组成谐波测试数据列向 量￡，并将该谐波测试数据列向量1作为模型的测试向量数据输入到式二的列向量X中进 行训练测试，计算得到列向量y，引入判定阀值ε=0.5,测试向量结果j；表示为：
[0027]式四中，列向量，=1表示受测配电网对应的节点接入谐波源，列向量表示受 测配电网对应的节点未接入谐波源，从而实现了受测配电网的多点谐波污染溯源。
[0028] 作为本发明的一种改进，所述步骤S3还包括数据完整度校验步骤，S卩：在步骤S3 采集到的数据的完整度达到预设的完整度阈值时，进入步骤S4,否则丢弃已采集到的数据 并重复步骤S3。
[0029] 作为本发明的一种改进，所述的配电网多点谐波污染溯源方法还包括：
[0030] 步骤S5,将所述步骤S4中判定为未接入谐波源的受测配电网节点设为非谐波源 节点，所述步骤S4中判定为接入谐波源的受测配电网节点设为谐波源节点，并设定非谐波 源节点的注入谐波电流数值设定为〇，再将其带入节点阻抗方程中，分析非监测点的谐波电 压数值；
[0031] 步骤S5中非监测点谐波电压分析的具体方法为：
[0032]步骤S51，谐波电流计算：
[0033] 基于映射模型估计的结果及谐波测试数据和网络参数，计算谐波源节点的谐波注 入电流；通过网络拓扑结构和配电网初始参数获取谐波导纳矩阵，将谐波导纳矩阵求逆获 取谐波阻抗矩阵；求解接入谐波源的节点的谐波注入电流的公式如下：
[0035] 式五中，监测点谐波电压矩阵[Uh _s_] = [Ui…UJ，其中&，…，Un依次为受测 配电网第1至第η个监测点在当前时刻的谐波电压；
[0036] Ihsus_t为配电网中当前各个谐波源节点的谐波注入电流矩阵，为未知向量； Zh _s_为配电网中当前各个监测点的谐波阻抗矩阵，为已知向量；Zh ___为配电网中当 前各个非监测点对应的谐波阻抗矩阵，为已知向量；Uh_s_为配电网中当前各个监测点的 谐波电压矩阵，为已知向量；Uh ___为配电网中当前各个非监测点的谐波电压矩阵，为未 知向量；
[0037] 将式五进一步分解为：
[0040] 设配电网节点总数为m，监测点数目为n，判别出谐波源节点的数目为s;可知
[Uh _s_]为nX1维向量；[Zh _s_]为nXm维向量；Ihsu_为sX1维向量；对于式六，有s个未知量，η个线性方程；当s<η时，式六为超定方程组；当s=η时，式六为恰定方程 组；当s>η时，式六为欠定方程组；若线性方程组为恰定，可通过式六解出实际注入谐波 电流的精确值；若线性方程组为欠定，可由式六求解得到注入谐波电流Ihsus_t的估计值；
[0041]步骤S52，谐波电压计算：
[0042] 利用式五进行解耦的谐波潮流计算；谐波潮流计算的结果验证映射模型分类结果 的正确性；若谐波潮流计算求得的监测点电压与实际监测点电压差值在误差范围之内，表 明谐波源定位成功，且谐波源注入电流估计值正确；若电压差值不在误差范围内，则需要改 变映射模型中的阀值，将监测点采集的谐波电压数据输入模型重新估计，直至定位成功；
[0043] 步骤S53,对于任一节点的谐波污染来源可按下式求取：
[0045] 式八中，巧为节点X的h次谐波电压；穴为谐波源节点i在节点X产生的h次谐 波电压#为％与[^的夹角； < 为谐波源节点i对节点X的h次谐波责任指标；