CN103344828A - 一种新的谐波发射水平评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的谐波发射水平评估方法，通过分析公共联接点处系统和用户谐波等效电路获得系统及用户谐波阻抗与公共联接点的电压、电流之间的关系式，对PCC处采集到的电压、电流信号进行一定的数学运算，提取出h次谐波电压、电流信号，在对此信号进行数据包络分析的基础上进行偏最小二乘的回归建模，获得谐波阻抗的估计结果，最后利用回归结果评估用户谐波发射水平。本发明采用数据包络分析对公共联接点测量得到的谐波电压电流值进行优化，剔除了由于系统运行波动或者测量仪器等所得到的无效数据，克服了偏最小二乘回归依据错误的数据得到错误的模型的缺点，使得估计结果的准确度大大提高，为系统及用户对电能质量污染状况的责任划分提供依据。

Description

一种新的谐波发射水平评估方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种新的谐波发射水平评估方法。

背景技术

随着电力系统的飞速发展以及各种非线性负荷的广泛使用，谐波问题日益严重。为保证供电质量，对用户接入系统运行时所产生的影响进行合理的奖惩，需要准确划分电力系统双方在公共连接点所引起的电能质量污染问题应承担的责任。因此，确定系统及用户的谐波发射水平(谐波电流在公共联接点所引起的电压降)成为双方责任划分的关键。

目前，评估谐波发射水平干预式和非干预式两类。由于干预式方法会对系统运行产生不利影响，故不可以广泛使用。非干预方法中主要有波动法和线性回归法。波动法对谐波测量参数的准确度要求高，且需要测量值波动足够大。线性回归法中，偏最小二乘法能够在自变量存在严重相关性的条件下进行回归建模，且估计精度较高，但易受奇异值影响，导致估计结果出现错误，最终影响谐波发射水平的评估。

发明内容

为了解决上述技术问题，保持估计结果的精度，同时保证估计结果的稳健性，本发明提供了一种新的谐波发射水平评估方法，是一种基于DEA优化偏最小二乘回归的谐波发射水平评估方法。数据包络分析(DEA)不需要先验信息，可直接对数据输入输出进行评价，剔除无效数据。在利用公共联接点测量的电压电流值进行偏最小二乘回归建模时，首先对测量值进行数据包络分析，剔除影响偏最小二乘回归精度的奇异值，然后根据估计结果计算用户谐波发射水平。其技术方案如下：

一种新的谐波发射水平评估方法，通过分析公共联接点(PCC)处系统和用户谐波等效电路获得系统及用户谐波阻抗与公共联接点的电压、电流之间的关系式，对PCC处采集到的电压、电流信号进行一定的数学运算，提取出h次谐波电压、电流信号，在对此信号进行数据包络分析的基础上进行偏最小二乘的回归建模，获得谐波阻抗的估计结果，最后利用回归结果评估用户谐波发射水平，所述用户谐波阻抗及其与公共联接点的电压、电流关系可通过以下步骤获得：

1)根据PCC处系统和用户谐波等效电路可获得如下关系式：

$\stackrel{\·}{U_{\mathrm{sh}}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ph}}}+\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ph}}}{Z}_{\mathrm{sh}}.$

其中：U_sh为系统侧h次谐波电压源，Z_sh为系统侧h次谐波阻抗；U_ph、I_ph是公共联接点的电压、电流；

2)根据步骤1)可获得如下关系式：

U_shx＝U_phx+I_phxZ_shx-I_phyZ_shy.

U_shy＝U_phy+I_phxZ_shy+I_phyZ_shx.；

3)在根据步骤2)进行回归分析前，先对测量得到的公共联接点的h次电压、电流值进行数据包络分析，进行数据包络分析时，首先需要确定决策单元的输入输出指标，然后选择采用C²R模型，剔除无效数据；

4)根据数据包络分析剔除无效数据后，利用剩余的电压、电流值以及步骤2)，采用偏最小二乘法进行回归建模，求解回归系数Z_sh；

5)由于在等效模型中，用户谐波源等效为恒流源，内阻非常大；系统等效为恒压源，内阻非常小，因此可获得以下关系式

|Z_ch|＞＞|Z_sh|

6)由步骤5)可获得以下关系式

$U_{\mathrm{ch}}=[\left(\frac{U_{\mathrm{ph}}}{Z_{\mathrm{ch}}}\right)-I_{\mathrm{ph}}]\frac{Z_{\mathrm{ch}}{Z}_{\mathrm{sh}}}{Z_{\mathrm{ch}}+Z_{\mathrm{sh}}}\≈\left|Z_{\mathrm{sh}}\right|\left|I_{\mathrm{ph}}\right|.$

其中，U_ch是负荷侧谐波发射水平。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明由于首先采用了数据包络分析对公共联接点测量得到的谐波电压电流值进行优化，剔除了由于系统运行波动或者测量仪器等所得到的无效数据，克服了偏最小二乘回归依据错误的数据得到错误的模型的缺点，使得估计结果的准确度大大提高，为系统及用户对电能质量污染状况的责任划分提供依据。

附图说明

图1为PCC处系统和用户h次谐波等效电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，一种新的谐波发射水平评估方法，通过分析公共联接点(PCC)处系统和用户谐波等效电路获得系统及用户谐波阻抗与公共联接点的电压、电流之间的关系式，对PCC处采集到的电压、电流信号进行一定的数学运算，提取出h次谐波电压、电流信号，在对此信号进行数据包络分析的基础上进行偏最小二乘的回归建模，获得谐波阻抗的估计结果，最后利用回归结果评估用户谐波发射水平，所述用户谐波阻抗及其与公共联接点的电压、电流关系可通过以下步骤获得：

1)根据PCC处系统和用户谐波等效电路可获得如下关系式：

$\stackrel{\·}{U_{\mathrm{sh}}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ph}}}+\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ph}}}{Z}_{\mathrm{sh}}.$

其中：U_sh为系统侧h次谐波电压源，Z_sh为系统侧h次谐波阻抗；U_ph、I_ph是公共联接点的电压、电流；

2)根据步骤1)可获得如下关系式：

U_shx＝U_phx+I_phxZ_shx-I_phyZ_shy.

U_shy＝U_phy+I_phx Z_shy+I_phyZ_shx.；

3)在根据步骤2)进行回归分析前，先对测量得到的公共联接点的h次电压、电流值进行数据包络分析，进行数据包络分析时，首先需要确定决策单元的输入输出指标，然后选择采用C²R模型，剔除无效数据；

4)根据数据包络分析剔除无效数据后，利用剩余的电压、电流值以及步骤2)，采用偏最小二乘法进行回归建模，求解回归系数Z_sh；

5)由于在等效模型中，用户谐波源等效为恒流源，内阻非常大；系统等效为恒压源，内阻非常小，因此可获得以下关系式

|Z_ch|＞＞|Z_sh|

6)由步骤5)可获得以下关系式

$U_{\mathrm{ch}}=[\left(\frac{U_{\mathrm{ph}}}{Z_{\mathrm{ch}}}\right)-I_{\mathrm{ph}}]\frac{Z_{\mathrm{ch}}{Z}_{\mathrm{sh}}}{Z_{\mathrm{ch}}+Z_{\mathrm{sh}}}\≈\left|Z_{\mathrm{sh}}\right|\left|I_{\mathrm{ph}}\right|.$

其中，U_ch是负荷侧谐波发射水平。

以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种新的谐波发射水平评估方法，其特征在于，通过分析公共联接点处系统和用户谐波等效电路获得系统及用户谐波阻抗与公共联接点的电压、电流之间的关系式，对PCC处采集到的电压、电流信号进行一定的数学运算，提取出h次谐波电压、电流信号，在对此信号进行数据包络分析的基础上进行偏最小二乘的回归建模，获得谐波阻抗的估计结果，最后利用回归结果评估用户谐波发射水平，所述用户谐波阻抗及其与公共联接点的电压、电流关系可通过以下步骤获得：

1)根据PCC处系统和用户谐波等效电路可获得如下关系式：

$\stackrel{\·}{U_{\mathrm{sh}}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ph}}}+\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ph}}}{Z}_{\mathrm{sh}}.$

其中：U_sh为系统侧h次谐波电压源，Z_sh为系统侧h次谐波阻抗；U_ph、I_ph是公共联接点的电压、电流；

2)根据步骤1)可获得如下关系式：

U_shx＝U_phx+I_phxZ_shx-I_phyZ_shy.

U_shy＝U_phy+I_phxZ_shy+I_phyZ_shx.；

3)在根据步骤2)进行回归分析前，先对测量得到的公共联接点的h次电压、电流值进行数据包络分析，进行数据包络分析时，首先需要确定决策单元的输入输出指标，然后选择采用C²R模型，剔除无效数据；

4)根据数据包络分析剔除无效数据后，利用剩余的电压、电流值以及步骤2)，采用偏最小二乘法进行回归建模，求解回归系数Z_sh；

5)由于在等效模型中，用户谐波源等效为恒流源，内阻非常大；系统等效为恒压源，内阻非常小，因此可获得以下关系式

|Z_ch|＞＞|Z_sh|

6)由步骤5)可获得以下关系式

$U_{\mathrm{ch}}=[\left(\frac{U_{\mathrm{ph}}}{Z_{\mathrm{ch}}}\right)-I_{\mathrm{ph}}]\frac{Z_{\mathrm{ch}}{Z}_{\mathrm{sh}}}{Z_{\mathrm{ch}}+Z_{\mathrm{sh}}}\≈\left|Z_{\mathrm{sh}}\right|\left|I_{\mathrm{ph}}\right|.$

其中，U_sh是负荷侧谐波发射水平。

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