一种用于配电网馈线的等效系统谐波阻抗的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能质量监控与分析技术领域，具体来说，涉及一种用于配电网馈线 的等效系统谐波阻抗的测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源 等大规模地应用。这些装置的开关动作向电网注入了大量的谐波分量，导致电网中的电压 和电流波形都产生了严重畸变。同时，电力系统中的电弧炉、电焊机等其他非线性负载具有 冲击性和不平衡的用电特性。它们在吸收系统供给的基波功率的同时，又把部分基波功率 转化成谐波功率，成为电网的谐波源。谐波源迅速地由局部地区向整个电网扩散。电网中的 谐波污染越来越严重，大大影响电能质量。电力系统中谐波问题日益突出，其对供电企业安 全稳定运行及供用电双方的经济效益带来了巨大影响，已经成为供电部门和电力用户共同 关心的问题。
[0003] 为了采取有效的激励措施来抑制电网中的谐波，需要对引起谐波污染的谐波源进 行相应惩罚，对那些对电网谐波水平起抑制作用的用户进行相应奖励等，而所有这些奖惩 机制实现的前提是要准确合理地划分出各谐波源的谐波污染责任，区分谐波污染源对谐波 畸变应负的具体责任，为电力用户进行谐波治理和电力部门制定奖惩性制度提供重要的依 据。目前，这方面的研究大都归结为系统谐波阻抗的确定。"非干预式"方法作为谐波责任划 分领域的一个重要发展方向，利用测量的谐波数据来估计谐波阻抗。当谐波测试位于某条 馈线时，系统侧背景谐波波动较大，采用"非干预式"方法会导致回归计算的谐波阻抗存在 较大误差，进而导致评估的谐波责任不准确。
【发明内容】
[0004] 技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于配电网馈线的等效系统 谐波阻抗的测量方法，该方法针对变电站的馈线，能够准确计算出测试馈线的等效系统谐 波阻抗值，有利于对馈线给系统带来的谐波污染进行定量分析。
[0005] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用一种用于配电网馈线的等效 系统谐波阻抗的测量方法，该方法包括以下步骤：
[0006] 步骤10)获取谐波测试数据，形成谐波数据组群；
[0007] 步骤20)进行数据预处理:对所述步骤10)获取的谐波测试数据进行数据预处理， 得到谐波差值数据；
[0008] 步骤30)筛选谐波数据:基于所述步骤20)的谐波差值数据，利用奈尔检验法筛选 出样本数据组；
[0009] 步骤40)测算等效系统谐波阻抗:通过样本数据中标准化系数的商，删除谐波电压 差值数据中的异常数据，利用保留的谐波电压差值数据计算等效系统谐波阻抗。
[0010] 作为优选例，所述的步骤10)具体包括:利用谐波监测装置，采集PCC点在测试时间 段内不同测试时间点的谐波电压和谐波电流两个谐波测试数据，并将同一测试时间点的谐 波测试数据集合，形成一谐波数据组;集合各谐波数据组，形成如下式所示的谐波数据组 群：
[0011] Upcc-h(l),Ipcc-h(l)
[0012] Upcc-h(2),Ipcc-h(2)
[0013] ·
[0014] ·
[0015] ·
[0016] Upcc-h(m), Ipcc-h(m)
[0017] 式中，Upcc-h表示谐波电压；Ipcc-h表示谐波电流;m表示谐波数据组数，Upcc-h(1)表示 第一个谐波数据组中的谐波电压，I PCC-h(l)表示第一个谐波数据组中的谐波电流，Upcc-h(2) 表示第二个谐波数据组中的谐波电压，I PCC-h(2)表示第二个谐波数据组中的谐波电流， Upcc-h(m)表示第m个谐波数据组中的谐波电压，Ipcc；- h(m)表示第m个谐波数据组中的谐波电 流。
[0018] 作为优选例，所述的步骤20)具体包括：
[0019 ]步骤201)对步骤10)获取的m组谐波数据，将在设定时间段内采集的谐波电压和谐 波电流分别取平均值，得到η组谐波数据平均值，如下式所示：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] ..........
[0026] 式中，表示设定时间段内谐波电压平均值，表示设定时间段内谐波电 流平均值;η表示设定时间段的段数，表示在第一个设定时间段内谐波电压平均 值，表示在第一个设定时间段内谐波电流平均值，(2)表示在第二个设定时间 段内谐波电压平均值，^表示在第二个设定时间段内谐波电流平均值，表示 在第η个设定时间段内谐波电压平均值，表示在第η个设定时间段内谐波电流平均 值；
[0027]步骤202)对步骤201)获得的η组谐波数据平均值，按下式进行做差值处理，获得η-1组谐波差值数据：
[0028]
[0029]
[0030] 式中，AUpcc-h(k)表示第k组谐波电压差值，Δ Ipcc_h(k)表示第k组谐波电流差值， 巧,^/,认+ 1>表示在第k+1个设定时间段内谐波电压平均值，+ 表示在第k+1个设定 时间段内谐波电流平均值，％^伏)表示在第k个设定时间段内谐波电压平均值， 表示在第k个设定时间段内谐波电流平均值；
[0031] 经过差值处理后，n-1组谐波差值数据如下式所示：
[0032] AUPcc-h(l), Δ Ipcc-h(l)
[0033] AUPcc-h(2), Δ Ipcc-h(2)
[0034] .
[0035] .
[0036] ·
[0037] Δ Up。。-h(n-l)，Δ Ipcc-h(n-l)
[0038] 式中，AUpcc-h(l)表示第1组谐波电压差值，A Ipcc_h(l)表示第1组谐波电流差值， AUpcc；-h(2)表示第2组谐波电压差值，Δ Ipcc-h(2)表示第2组谐波电流差值，AUpcc-h(n-l)表 示第n-1组谐波电压差值，Δ Ipcc-h(n-l)表示第n-1组谐波电流差值。
[0039] 作为优选例，所述的步骤201)中设定时间段为1小时。
[0040]作为优选例，所述的步骤30)具体包括:对步骤20)预处理后的n-1组谐波差值数据 按下式进行奈尔检测，筛选出谐波电流差值较大的数据组：
[0041]
[0042]
[0043]
[0044] - Λ -'1
[0045] 式中，μυ表示n-1组谐波差值数据中所有AUpcc-h的平均值，μ:表示n-1组谐波差值 数据中所有Δ Ipcc-h的平均值;〇21]表不Δ Upcc-h的方差，〇2〗表不Δ Ipcx;-h的方差；
[0046] 对n-1组Δ Up。-和Δ Ipc;c;-h按下式计算出各个数据的标准化系数：
[0047]
[0048]
[0049] 式中，&(k)表示第k组Δ UPCC-h的标准化系数，iMk)表示第k组Δ Ipcc-h的标准化系 数，συ表示Δ Upc^-h的标准差，σ:表示Δ Ipc;c;-h的标准差；
[0050] 对于满足下式的历(1〇，筛选出该组Δ Upc^h和Δ Ipcc;-h为样本数据组，设筛选后的样 本数据组数为P组；
[0051] Pi(k) | > a,k=l ,2···η-1
[0052] 式中，a表示奈尔系数。
[0053] 作为优选例，所述的α等于1。
[0054] 作为优选例，所述的步骤40)具体包括：
[0055] 步骤401)对筛选出的D组样本数据组，按下式进行谐波阻抗计算：
[0056]
[0057] 式中，Zpcc-hU')表示ρ组样本数据组中第V组样本数据组的谐波阻抗，AUpcc-h (V )表示p组样本数据组中第V组样本数据组的谐波电压差值，△ IpthU')表示p组样本数 据组中第V组样本数据组的谐波电流差值；
[0058]步骤402)对筛选出的p组样本数据组的^和扮按下式计算：
[0059]
[0060]其中，iKV )表示谐波导纳标准化系数；
[0061] 将上述ZP。。-hG^ )和iKV )合并，表示为ρ组数据：
[0062] ZPcc-h(l),^(l)
[0063] ZPcc-h(2),0(2)
[0064] .
[0065] .
[0066] ·
[0067] Zpcc-h(p) ,β(ρ)
[0068] 步骤403)删除样本数据组中谐波电压差值异常数据：
[0069]对于p个)，若)为正值的个数大于或等于)为负值的个数，则保留β (V )为正值的该组数据;若)为正值的个数小于)为负值的个数，则保留)为负 值的该组数据;最终保留组数为q组；
[0070]步骤404)利用步骤403)保留的q组数据，计算馈线的等效系统谐波阻抗：
[0071 ]对q组数据中的每一组数据，计算系数λ:
[0072] A(k"）=Zpcc-h(k"）X0(k"），k" = 1，2···ρ
[0073] 其中，A(k〃）表示q组数据中的第k 〃组数据系数，Zpcc-h(k"）表示q组数据中的第k"组 数据的谐波阻抗，iKk"）表示q组数据中的第k"组数据的谐波导纳标准化系数；
[0074]将系数A(k〃）插入到每一组中，该数据组表示为：
[0075] ΖΡ〇〇-Η(1),β(1),λ(1)
[0076] ZPcc-h(2),0(2),A(2)
[0077] .
[0078] .
[0079] ·
[0080] Zpcc-h(q) ,P(q) ,^(q)
[00811等效系统谐波阻抗Zs-h为：
[0082]
[0083] 其中，根据下式计算，iUj为q个β0-)的中位数；
[0084