多諧波源相互影響及其諧波互信息特征提取的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明針對電力系統(tǒng)中多諧波源頻譜相關性的特征以及多諧波源諧波之間相互影響造成諧波疊加幅值可能增大或抵消的現(xiàn)象。提出互信息特征提取判據(jù)算法，將電力電流等間隔采樣，對采樣值矩陣進行奇異值分解降維取秩，根據(jù)矩陣秩高斯分布特點，運用互信息描述數(shù)據(jù)與高斯分類參數(shù)信息關系，得到簡明的判據(jù)函數(shù)，分析多諧波源相互作用是否抵消，以及作用后諧波頻譜的特性。該算法可以實現(xiàn)多諧波源互信息特征的提取，多諧波源相互影響后的諧波頻譜分析，諧波的計算，對有效安裝濾波裝置具有重要的意義。
【專利說明】多諧波源相互影響及其諧波互信息特征提取
【技術領域】
[0001]本發(fā)明研究智能電網(wǎng)中多諧波源的諧波互信息特征提取，有利于電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析與控制方法的發(fā)展，為智能電網(wǎng)技術的研究提供新的思路和基礎理論；研究成果可應用在智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)、直流輸電系統(tǒng)、電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)、大型冶金企業(yè)等電能質(zhì)量控制領域。
【背景技術】
[0002]智能電網(wǎng)中許多類型電源(風能、太陽能等多種能源輸入和內(nèi)燃機、儲能系統(tǒng)等多種能源轉(zhuǎn)換單元等)運行不確定性強，具有間隙性、復雜性、多樣性、不穩(wěn)定性的特點，其電能質(zhì)量特征與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有很大差異，越來越多的分布式電源和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置滲透在配電系統(tǒng)基礎設施中，使傳統(tǒng)電網(wǎng)中單相潮流面臨雙向潮流的問題，且造成諧波之間相互影響。當多個諧波源同時作用時，由于諧波的頻率，幅值，相位不同，以及諧波在傳輸過程中所受的影響，使得智能電網(wǎng)內(nèi)部諧波非常復雜，帶來嚴重的諧波污染，特別是多逆變器裝置存在交互耦合影響等情況，將造成諧波放大，損壞電力設備，嚴重情況下還會威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，就要考慮諧波的多樣性和衰減性。運用頻譜規(guī)律分析不同類型諧波源產(chǎn)生諧波的交互影響與機理，多諧波源互信息提取的成果將有助于提高配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，推進智能電網(wǎng)實用化進程，在理論和實踐中均有重要的研究價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要針對多諧波源具有的相關性，以及之間相互影響，諧波疊加幅值增大或抵消的情況，提出多諧波源的互信息提取的方法，分析諧波源作用后諧波的特性
(1)諧波電流相互影響的諧波頻譜規(guī)律:頻率不同的諧波相互作用后，頻譜含有η個頻率，其幅值分別對應η個不同的幅值；頻率相同的諧波相互作用后，頻譜圖只有一個頻率，其幅值分別是各個不同諧波次數(shù)幅值的相加和；不同次數(shù)諧波相角的變化不影響頻譜圖的變化；頻率相同的諧波疊加波形仍為正弦波；η個不同頻率的諧波疊加后在半個周期內(nèi)，相角越小，越接近正弦波
(2)根據(jù)不同類型電源的諧波特性在同一局部網(wǎng)絡中產(chǎn)生諧波電流具有相關性，一種基于高斯分布假設的互信息特征提取判據(jù)算法，算法充分考慮了數(shù)據(jù)降維后的高斯分布特點，運用互信息描述數(shù)據(jù)與高斯分類參數(shù)信息關系，得到簡明的判據(jù)函數(shù)，簡化計算過程求出諧波量。
[0004]其有益效果是:
本發(fā)明重點研究配電網(wǎng)多諧波源間相互影響和互信息的提取，提供提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量的理論途徑
(1)多諧波源間相互影響的特征，分析了不同類型的諧波頻譜分布和諧波作用后的頻譜一般性規(guī)律，可以簡單明了地根據(jù)諧波具有的規(guī)律性分析網(wǎng)絡中的諧波畸變情況
(2)通過諧波互信息特征提取，解決了多諧波源具有的特征復雜，不確定性大，關聯(lián)耦合嚴重相互影響頻譜分析的問題，對電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的安裝具有重要的意義。
[0005] 【具體實施方式】:
(1)多種類型電源諧波信息特性研究
首先，利用多種類型電源實際系統(tǒng)數(shù)據(jù)在Matlab\Power simulink仿真平臺上進行仿真，建立風力發(fā)電系統(tǒng)諧波數(shù)學模型、光伏發(fā)電系統(tǒng)諧波數(shù)學模型、電能質(zhì)量控制裝置諧波數(shù)學模型等，其次比較其在不同情況下產(chǎn)生諧波的情況，深入分析各電源的諧波頻譜分布和特性
(2)諧波互信息特征提取算法研究
信息論中互信息的基本概念，解決以不同類型電源的諧波特性在同一局部網(wǎng)絡中產(chǎn)生諧波電流具有相關性問題，互信息作為描述高維數(shù)據(jù)特征提取分類數(shù)據(jù)，成功地解決了多謝波源相互影響的諧波頻譜分析
O首先將電流等間隔采樣，將采樣值表示成矩陣的形式
采用基于擴展普羅尼譜估計法把實際電力系統(tǒng)的非正弦周期波表達為一組以采樣序號n為自變量的等間隔離散數(shù)字序列，因此根據(jù)擴展普羅尼譜估計法把負載電流用具有幅值Bkt、相位θk和頻率ft個指數(shù)組合來逼近一等間隔長度為Z的采樣數(shù)據(jù)序列{im},im的近似值為
【權利要求】
1.多諧波源相互影響及其諧波互信息特征提取，其特征在于:同一局部網(wǎng)絡中不同類型電源產(chǎn)生諧波電流相互影響，諧波特性具有相關性，諧波疊加幅值可能增大或抵消的現(xiàn)象；將電力電流等間隔采樣，對采樣值矩陣進行奇異值分解降維取秩，根據(jù)矩陣秩高斯分布特點，運用互信息描述數(shù)據(jù)與高斯分類參數(shù)信息關系，得到簡明的判據(jù)函數(shù)，分析多諧波源相互作用是否抵消，以及分析作用后諧波頻譜的特性 采樣值特征在于:離散數(shù)字#1表示諧波電流的幅值、4和頻表示諧波電流的相位率、 表不諧波電流的頻率:
2.根據(jù)權利要求1所述的諧波電流相互影響，其特征在于:頻率不同的諧波相互作用后，頻譜含有η個頻率，其幅值分別對應η個不同的幅值；頻率相同的諧波相互作用后，頻譜圖只有一個頻率，其幅值分別是各個不同諧波次數(shù)幅值的相加和；不同次數(shù)諧波相角的變化不影響頻譜圖的變化；頻率相同的諧波疊加波形仍為正弦波；11個不同頻率的諧波疊加后在半個周期內(nèi)，相角越小，越接近正弦波。
【文檔編號】G01R23/16GK103926460SQ201310015643
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月16日 優(yōu)先權日:2013年1月16日
【發(fā)明者】夏向陽, 王歡, 徐林菊 申請人:長沙理工大學