一种考虑用电信息的谐波数据恢复方法与流程

1.本发明属于电力系统监测与分析领域，尤其是涉及一种考虑用电信息的谐波数据恢复方法。


背景技术：

2.以风电和光伏为代表的可再生能源渗透率不断提高，同时存储、新能源汽车等大量接入电网中，使得电网机理发生了巨大变化，特别呈现高度电力电子化的特征，导致电网谐波，特别是配网谐波问题日益严重。电力系统中安装了大量的谐波监测终端，通过信息网络进行汇聚，然而由于监测终端、网络等原因经常出现数据缺失的问题，为了有效分析和评估谐波特性，需对补全缺失数据。
3.为此本发明提出了一种考虑用电信息的谐波数据恢复方法和系统，用电信息是标注用电设备运行特征的基础数据，因此可保证恢复的谐波数据不会出现大偏差；具体的，以缺失段内电量为基础，从缺失时段的启始时间做滑动获得多个区段的用电电量，判断每个区段用电电量与缺失段的偏差获得候选区段，随后以小时为基础，比对每个候选区段与缺失启始前一小时的偏差，找到候选区段偏差最小的区段，将相应的谐波数据乘上偏差缺失用电电量和候选区段偏差最小的区段用电电量比例，补全缺失第一个小时的数据，依次循环，补全全部缺失段的谐波数据；类似的，从缺失时段的结束时间做滑动处理得到另一组恢复的谐波数据，通过两个方向做平均可进一步保证所恢复的谐波数据准确性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于解决配网谐波问题，提高恢复谐波数据的准确性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种考虑用电信息的谐波数据恢复方法，包括以下步骤内容，
6.步骤1、计算缺失时段[t1，t2]的用电电量
[0007]
步骤2、以缺失时段[t1，t2]的用电电量为窗口，以1小时为滑动距离，以t1为结束时刻向后寻找n个窗口内的用电电量，形成序列wi；
[0008]
步骤3、计算缺失时段[t1，t2]的用电量与wi差值的绝对值，并计算用电电量偏差率，并偏差率低于0.05的对应时段的用电电量作为备选区间集合wj；
[0009]
步骤4、以t1为结束时间，取t1前1小时内的用电电量w
t1-1,t1
，并获得wj中对应时段的启始时间前一个小时的用电电量；
[0010]
步骤5、计算w
t1-1,t1
与wj前一小时内的用电电量差值的绝对值，并取最小值对应的序列w
jmin
的谐波序列ham(t)；
[0011]
步骤6、以用电量比值修正得到新的谐波序列补充到缺失时段[t1，t2]中；
[0012]
步骤7、更新t1时间为t1+1，重复步骤2-6，直到缺失时段[t1，t2]时间内缺失谐波数据补全，获得补全的谐波序列ham
bak
'(t)；
[0013]
步骤8、以缺失时段[t1,t2]的用电电量为窗口，以1小时为滑动距离，以t2为起始
时刻向前寻找n个窗口内的用电电量，重复步骤2-7，获得补全的谐波序列ham
forward
'(t)；
[0014]
步骤9、计算ham
bak
'(t)、ham
forward
'(t)对应时刻的平均值作为最终的谐波数据。
[0015]
进一步的，用电电量计算为：
[0016][0017]
其中，u为电压，i为电流，θ为相角，cos()是三角函数的余弦函数
[0018]
进一步的，缺失时段[t1，t2]的用电量与wi差值的绝对值为
[0019]
δi＝|w
t1-t2-wi|
[0020]
用电电量偏差率为
[0021][0022]ri
≤0.05。
[0023]
进一步的，w
t1-1,t1
与wj前一小时内的用电电量差值的绝对值为
[0024]
δ
jt-1
＝|w
t1-1,t1-w
forward,1j
|
[0025]
其中，w
forward,1j
为wj中对应时段的启始时间前一个小时的用电电量。
[0026]
进一步的，最终的谐波数据为
[0027][0028]
本发明实施例带来了以下有益效果：
[0029]
本发明以缺失段内电量为基础，从缺失时段的启始时间和结束时间两个方向恢复谐波数据。相比于平均值等现有的数据恢复方法，可保证恢复谐波数据不出现大偏差；通过，以小时为基础不断迭代恢复补全谐波数据，能增加后续时段数据恢复准确性；最后，从数据缺失段启始时间和结束时间分别进行数据恢复补全即考虑了历史数据影响，也考虑了缺失时段未来的影响，因此可进一步提示所恢复谐波数据的准确性。
[0030]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0031]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0032]
图1为本发明考虑用电电量的谐波恢复流程图。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
基于此，本发明实施例提供的一种考虑用电信息的谐波数据恢复方法，缺失时段的谐波数据特性与用电电量相关，本质原因在于谐波的产生与用电设备运行状况相关，用电量则可表征某时段内用电设备运行情况。
[0035]
具体包括以下步骤：
[0036]
步骤1、设缺失时段为[t1，t2]，该时段用电电量可通过式(1)计算，式中u为电压，i为电流，θ为相角，cos()是三角函数的余弦函数，
[0037][0038]
而式(1)等效为式(2)，其中w
t2
、w
t1
分别表示0时刻至t2时刻和0时至t2时刻的用电电量，
[0039][0040]
步骤2、求取t1至t2时间长度，记为q
2-1
。以q
2-1
为窗口，以1小时为滑动距离，以t1为结束时刻向后寻找n个窗口内的用电电量，形成序列wi并记为wi＝[w1...wn]；
[0041]
步骤3、计算缺失时段[t1，t2]的用电量与wi差值的绝对值，并计算用电电量偏差率，并偏差率低于0.05的对应时段的用电电量作为备选区间集合wj＝[w1...w
l
]
[0042]
其中，wi与的差值的绝对值δi为
[0043]
δi＝|w
t1-t2-wi| (3)
[0044]
用电电量偏差率为
[0045][0046]ri
≤0.05 (5)
[0047]
步骤4、以t1为结束时间，取t1前1小时内的用电电量，设为w
t1-1,t1
；相似的，获得wj中对应时段的启始时间前一个小时的用电电量，即w
forward,1j
＝[w
forward,11
,...,w
forward,1l
]；
[0048]
步骤5、计算w
t1-1,t1
与wj前一小时内的用电电量差值的绝对值δ
jt-1
，据此得到对应用电电量w
jmin
，设w
jmin
第一个小时时段[t1，t1+1]的谐波数据为ham(t)，t1+1表示t1加一小时的时刻，
[0049]
δ
jt-1
＝|w
t1-1,t1-w
forward,1j
| (6)
[0050]
其中，为了保证电量相等，需要对谐波数据按式(7)调整
[0051][0052]
步骤6、以用电量比值修正得到新的谐波序列补充到缺失时段[t1，t2]中；
[0053]
步骤7、此时缺失时段为[t1+1，t2]，将t1替换为t1+1，以此步骤2至步骤6，直到数据全部补充完整为止，需要特别说明的是如果最后一个补充时段的不足一小时，则直接将前一个时段确定的谐波延长至全部可以填充数据，例如最后一个时段只有10分钟，无需重复步骤2至步骤6的过程，而直接将前一个时段确定谐波序列延长10分钟即可，即包含70分
钟的谐波数据。最终得到完整的ham
bak
'(t)，即t＝[t1，t2]；
[0054]
步骤8、与步骤2至步骤7,相似，以q
2-1
为窗口，以1小时为滑动距离，以t2为起始时刻向前寻找n个窗口内的用电电量，分别向后寻找n个窗口内的用电电量，最终得到完整的ham
forward
'(t)，即t＝[t1，t2]；
[0055]
步骤9、计算ham
bak
'(t)、ham
forward
'(t)对应时刻的平均值作为最终的谐波数据，其中，
[0056][0057]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。