基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力系統(tǒng)的電能質量監(jiān)測與分析技術領域，尤其設及一種基于參數辨 識的諧波發(fā)射水平估計方法。
【背景技術】
[0002] 諧波污染問題是配電網和微電網中常見的電能質量問題，近年來分布式電源和非 線性負荷的接入量不斷上升，使得公用電網的諧波問題日漸突出。為有效治理諧波污染，必 須明確諧波污染責任，即準確定位諧波來源并評估諧波發(fā)射水平。諧波在電網中的傳播特 性較為特殊，且存在交互作用和疊加效應，該些特性給諧波發(fā)射水平的估計造成了困難。相 關技術中的諧波發(fā)射水平估計方法在使用條件上存在一定的適應性問題，工程實際應用中 的精度不能令人滿意。部分諧波發(fā)射水平估計方法依賴于一些不便測量的系統(tǒng)參數，因而 在實際工程應用中的實用性受到較大局限。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的 目的在于提出一種基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，該方法能夠較為簡便、準確地 估計諧波發(fā)射水平，適用性廣，利于在實際工程中推廣應用。
[0004] 為了實現上述目的，本發(fā)明實施例的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，包 括W下步驟；S1、確定待估計的電氣端口，并設定諧波分量的次數h;S2、W相同的采樣間隔 同時對所述待估計的電氣端口上的電壓和電流進行采樣，W獲取第一電壓采樣序列和第一 電流采樣序列；S3、對所述第一電壓采樣序列和第一電流采樣序列進行信息提取，W獲取電 壓基波幅值、基波實際頻率、僅包含基波分量和h次諧波分量的第二電壓采樣序列W及僅 包含基波分量和h次諧波分量的第二電流采樣序列；S4、根據所述第二電壓采樣序列獲取 電壓修正積分序列；S5、根據所述電壓修正積分序列、所述第二電壓采樣序列和所述第二電 流采樣序列獲取負荷時域等值參數，并根據所述負荷時域等值參數生成負荷時域等值參數 序列，W及計算所述負荷時域等值參數序列的標準差；W及S6、根據所述標準差計算主動h 次諧波電流有效值和主動h次諧波電流崎變率，W對所述電氣端口的諧波發(fā)射水平進行估 計。
[0005] 本發(fā)明實施例的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，利用電壓波形與電流波 形的信號采樣數據對負荷端口的時域等值參數進行分析，結合時域等值參數的標準差與諧 波發(fā)射水平之間的定量關系，計算諧波源的諧波發(fā)射水平，該方法能夠較為簡便、準確地估 計諧波發(fā)射水平，適用性廣，利于在實際工程中推廣應用。
[0006] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S3具體包括：對所述第一電壓采樣序 列和所述第一電流采樣序列進行快速傅立葉變換，W獲取所述電壓基波幅值、電壓基波相 位、電流基波幅值、電流基波相位、所述基波實際頻率和電壓h次諧波幅值、電壓h次諧波 相位、電流h次諧波幅值、電流h次諧波相位；根據所述電壓基波幅值和所述電壓基波相位 合成電壓基波分量，并根據所述電壓h次諧波幅值和所述電壓h次諧波相位合成電壓h次 諧波分量，W及對所述電壓基波分量和所述電壓h次諧波分量進行快速傅立葉反變換，W 生成所述第二電壓采樣序列；根據所述電流基波幅值和所述電流基波相位合成電流基波分 量，并根據所述電流h次諧波幅值和所述電流h次諧波相位合成電流h次諧波分量，W及對 所述電流基波分量和所述電流h次諧波分量進行快速傅立葉反變換，W生成所述第二電流 義樣序列。
[0007] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S4具體包括：根據所述電壓基波相位 獲取所述第二電壓采樣序列的基波相位零點；對所述第二電壓采樣序列進行數值積分，W 生成電壓原始積分序列；W及根據所述基波相位零點和所述電壓原始積分序列獲取所述電 壓修正積分序列。
[000引進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述S5具體包括；確定求解階數K，根據所 述電壓修正積分序列、所述第二電壓采樣序列和所述第二電流采樣序列構建線性方程組； 對所述線性方程組進行求解，W獲取P位K階的負荷時域等值參數，其中，K為所述求解階 數，K> 2,P= 1，2,…，N，N為采樣點數；W及根據所述P位K階的負荷時域等值參數生成 所述負荷時域等值參數序列，并計算所述負荷時域等值參數序列的標準差。
[0009] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述線性方程組為：
[0010]
【主權項】
1. 一種基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 確定待估計的電氣端口，并設定諧波分量的次數h ; 52、 以相同的采樣間隔同時對所述待估計的電氣端口上的電壓和電流進行采樣，以獲 取第一電壓米樣序列和第一電流米樣序列； 53、 對所述第一電壓采樣序列和第一電流采樣序列進行信息提取，以獲取電壓基波幅 值、基波實際頻率、僅包含基波分量和h次諧波分量的第二電壓采樣序列以及僅包含基波 分量和h次諧波分量的第二電流采樣序列； 54、 根據所述第二電壓采樣序列獲取電壓修正積分序列； 55、 根據所述電壓修正積分序列、所述第二電壓采樣序列和所述第二電流采樣序列獲 取負荷時域等值參數，并根據所述負荷時域等值參數生成負荷時域等值參數序列，以及計 算所述負荷時域等值參數序列的標準差； 56、 根據所述標準差計算主動h次諧波電流有效值和主動h次諧波電流畸變率，以對所 述電氣端口的諧波發(fā)射水平進行估計。
2. 如權利要求1所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，所述S3 具體包括： 對所述第一電壓采樣序列和所述第一電流采樣序列進行快速傅立葉變換，以獲取所述 電壓基波幅值、電壓基波相位、電流基波幅值、電流基波相位、所述基波實際頻率和電壓h 次諧波幅值、電壓h次諧波相位、電流h次諧波幅值、電流h次諧波相位； 根據所述電壓基波幅值和所述電壓基波相位合成電壓基波分量，并根據所述電壓h次 諧波幅值和所述電壓h次諧波相位合成電壓h次諧波分量，以及對所述電壓基波分量和所 述電壓h次諧波分量進行快速傅立葉反變換，以生成所述第二電壓采樣序列； 根據所述電流基波幅值和所述電流基波相位合成電流基波分量，并根據所述電流h次 諧波幅值和所述電流h次諧波相位合成電流h次諧波分量，以及對所述電流基波分量和所 述電流h次諧波分量進行快速傅立葉反變換，以生成所述第二電流采樣序列。
3. 如權利要求2所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，所述S4 具體包括： 根據所述電壓基波相位獲取所述第二電壓采樣序列的基波相位零點； 對所述第二電壓采樣序列進行數值積分，以生成電壓原始積分序列； 根據所述基波相位零點和所述電壓原始積分序列獲取所述電壓修正積分序列。
4. 如權利要求1所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，所述S5 具體包括： 確定求解階數K，根據所述電壓修正積分序列、所述第二電壓采樣序列和所述第二電流 采樣序列構建線性方程組； 對所述線性方程組進行求解，以獲取P位κ階的負荷時域等值參數，其中，κ為所述求 解階數，K彡2, P = 1，2,…，N，N為采樣點數； 根據所述P位K階的負荷時域等值參數生成所述負荷時域等值參數序列，并計算所述 負荷時域等值參數序列的標準差。
5. 如權利要求4所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，所述線 性方程組為：
其中，Up為所述第二電壓采樣序列U i，U2，…，Un中第P個元素 ，i p為所述第二電流采樣 序列ip i2，…，iN中第p個元素 ，y P為所述電壓修正積分序列y i，y2，…，yN中第p個元素 ，r p 和Ip為所述P位K階的負荷時域等值參數，K為所述求解階數，N為所述采樣點數，a除以 b的余數mod (a, b)定義為：
為小于或者等于叾的最大整數。
6. 如權利要求5所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，根據下 述公式計算所述負荷時域等值參數序列的標準差：
其中，I和?分別為所述負荷時域等值參數序列r2，…，rjP I i，I2，…，^的算術平 均值，σ 1?和σ 1分別為所述負荷時域等值參數序列r u r2,…，iyfP I u 12,…，In的標準差， N為所述采樣點數。
7. 如權利要求1或6所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，根據 下述公式計算所述主動h次諧波電流有效值和所述主動h次諧波電流畸變率：
其中，IhaS所述主動h次諧波電流有效值，U1為所述電壓基波幅值，（^和? i為所述 負荷時域等值參數序列的標準差，4為所述基波實際頻率，h為所述諧波分量的次數，CHDha 為所述主動h次諧波電流畸變率，I1S所述電流基波幅值。
8. 如權利要求3所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，根據下 述公式獲取所述第二電壓采樣序列的基波相位零點：
其中，S為所述基波相位零點，0ul為所述電壓基波相位，L為每個工頻基波周期內對所 述待估計的電氣端口上的電壓和電流進行采樣的采樣點數，N為采樣點數，round(a)定義 為最接近a的整數，a除以b的余數mod (a, b)定義為：
為小于或 者等于f的最大整數。
9. 如權利要求8所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，根據下 述公式獲取所述電壓修正積分序列： yk= y Sk_yss，k = 1，2,…，N， 其中，yk為所述電壓修正積分序列的第k個元素，ysk為所述電壓原始積分序列的第k 個元素，ysS為所述電壓原始積分序列的第S個元素，S為所述基波相位零點，N為所述采樣 點數。
10. 如權利要求8所述的基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，其特征在于，所述N 和所述L滿足以下關系：N = mL，其中，m為正整數。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于參數辨識的諧波發(fā)射水平估計方法，該方法包括：確定待估計的電氣端口，并設定諧波分量的次數h；以相同的采樣間隔同時對待估計的電氣端口上的電壓和電流進行采樣，以獲取第一電壓采樣序列和第一電流采樣序列；對第一電壓采樣序列和第一電流采樣序列進行信息提取，以獲取電壓基波幅值、基波實際頻率、第二電壓采樣序列和第二電流采樣序列；根據第二電壓采樣序列獲取電壓修正積分序列；根據電壓修正積分序列、第二電壓采樣序列和第二電流采樣序列獲取負荷時域等值參數，生成負荷時域等值參數序列并計算其標準差；根據標準差計算主動h次諧波電流有效值和主動h次諧波電流畸變率。該方法簡便、準確，利于在實際工程中推廣應用。
【IPC分類】G01R23-16, G01R31-00
【公開號】CN104749434
【申請?zhí)枴緾N201510103513
【發(fā)明人】沈沉, 唐可翾, 吳翔宇, 陳衛(wèi)東, 孫藝敏, 黃秀瓊
【申請人】清華大學, 廣西電網有限責任公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月10日