CN105868918A - 一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法，包括以下步骤：步骤S1将谐波电流类监测样本进行中心化处理，根据监测点电压等级设定谐波电流基准限值，计算谐波电流去中心化后的数值；步骤S2：根据去中心化后的数据计算谐波电流类监测样本的相似度指标。本发明能够从历史监测数据中确定谐波电流类监测样本的相似度指数，为主特征次数建立详细模型提供依据，可以在保留模型精度的同时大量减少参数辨识难度。

Description

一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法

技术领域

本发明涉及电力电子流领域，特别是一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法。

背景技术

随着大量电力电子装置的并网运行及其它非线性负荷数量的增加，电力系统中的谐波污染越来越严重。目前，已经构建了比较完备的电能质量在线监测网，能够监测电网电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率和相角、电流总谐波畸变率、各次谐波电流含有率、有效值和相角等谐波信息。大量的在线监测信息中有助于谐波污染用户建模，得到用户运行的基本数据。但完备的谐波模型包含全部谐波电压、谐波电流监测指标，且指标间相互影响，使得模型非常复杂而无法实现参数辨识。在工程实践中，需要辨识出哪些谐波监测指标应该包含在模型中，哪些变量应该从模型中剔除，也就是需要从大量历史监测数据中确定谐波主特征群，以便针对谐波主特征群建立工程实用模型。

目前通常在公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)监测用户电压和电流，计算电压和电流的谐波成分，采用检测时间段内的最大值、平均值或95％大值评价用户对电网电能质量的影响，并以此作为用户开展谐波治理的依据。这种做法其实就是采用谐波电流源模型表征用户污染，并把监测数据作为用户模型参数，而没有考虑不同谐波次数之间的相互影响，不是对用户谐波污染特性的本质反映。

由于谐波源产生谐波的原理复杂，往往难以建立通用的数学模型。目前谐波源可以采用等效电源、交叉频率导纳矩阵等模型，应用独立分量分析、最小二乘逼近和神经网络等方法从监测样本数据辨识模型参数。其中，基于交叉频率导纳矩阵的谐波源模型考虑了谐波电压对谐波电流的影响，但在不同工况下要重新计算模型参数。基于最小二乘逼近的谐波源模型将谐波电流表示为基波、各次谐波电压分量和不受电压变化影响的电流恒定分量的表达式，利用最小二乘逼近求取模型参数，精确度较高，但是存在模型参数求取困难等问题。基于神经网络的谐波源建模不需要了解谐波源负荷的内部结构，但模型精度受训练样本数制约。

如果待分析工况与参数辨识的样本工况相接近，则计算误差主要由参数辨识精度决定，而与选用的模型类型基本无关。当待分析工况与样本工况差异较大时，不同的谐波源模型对计算误差影响较大。

目前谐波源建模的思路是对模型结构进行简化，因而误差较大。如果够从历史监测数据中确定谐波电流类监测样本的相似度指数，为主特征次数建立详细模型提供依据，针对主特征次数建立详细模型，就可以在保留模型精度的同时大量减少参数辨识难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法，能够从历史监测数据中确定谐波电流类监测样本的相似度指数，为主特征次数建立详细模型提供依据，可以在保留模型精度的同时大量减少参数辨识难度。

本发明采用以下方案实现：一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法，包括以下步骤，

步骤S1：将谐波电流类监测样本进行中心化处理，具体为：

记监测点的谐波电流测量值矩阵为C_m*25，其中第j列代表j次谐波，1≤j≤25，第i行代表第i个测量值，1≤i≤m；

根据监测点电压等级设定谐波电流基准限值C₀，C₀为1*25的行向量，单位为A；按如下式计算谐波电流去中心化后的数值C_*(i,j)：

C_*(i,j)＝C(i,j)-C₀(j)；

步骤S2：根据去中心化后的数据计算谐波电流类监测样本的相似度指标，具体为：

记S_24*24为谐波电流之间的相似度指标矩阵，S(i，j)表示第i次谐波电流与第j次谐波电流监测样本之间的相似度，其中1≤i，j≤25，按如下公式计算S(i，j)：

$S(i,j)=\frac{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}(k,i)\·C_{*}(k,j)}{\sqrt{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}^2(k,i)}\·\sqrt{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}^2(k,j)}};$

所述S(i，j)的取值范围为1至-1。

相较于现有技术，本发明提出谐波电流类监测样本的相似度指标的计算方法，为更准确地快速确定监测点的主要谐波污染次数提供依据；采用大量在线监测数据进行统计计算，得到监测点谐波污染特征次数的统计信息，而不仅仅是某种特殊运行工况下的计算结果，其结论更全面更合理。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施提供一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法，如图1所示，包括以下步骤，

步骤S1：将谐波电流类监测样本进行中心化处理，具体为：

记监测点的谐波电流测量值矩阵为C_m*25，其中第j列代表j次谐波，1≤j≤25，第i行代表第i个测量值，1≤i≤m；

根据监测点电压等级，按照国标GB/T14549-93的规定，设定谐波电流基准限值C₀，C₀为1*25的行向量，单位为A；例如，表1即为注入10kV公共连接点的谐波电流允许值。

按如下式计算谐波电流去中心化后的数值C_*(i,j)：

C_*(i,j)＝C(i,j)-C₀(j)。

表1注入10kV公共连接点的谐波电流允许值

步骤S2：根据去中心化后的数据计算谐波电流类监测样本的相似度指标，具体为：

记S_24*24为谐波电流之间的相似度指标矩阵，S(i，j)表示第i次谐波电流与第j次谐波电流监测样本之间的相似度，其中1≤i，j≤25，按如下公式计算S(i，j)：

$S(i,j)=\frac{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}(k,i)\·C_{*}(k,j)}{\sqrt{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}^2(k,i)}\·\sqrt{\underset{k=1,m}{\Σ}{C}_{*}^2(k,j)}};$

所述S(i，j)的取值范围为1至-1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种谐波电流类监测样本的相似度指标计算方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤S1：将谐波电流类监测样本进行中心化处理，具体为：

记监测点的谐波电流测量值矩阵为C_m*25，其中第j列代表j次谐波，1≤j≤25，第i行代表第i个测量值，1≤i≤m；

根据监测点电压等级设定谐波电流基准限值C₀，C₀为1*25的行向量，单位为A；按如下式计算谐波电流去中心化后的数值C_*(i,j)：

C_*(i,j)＝C(i,j)-C₀(j)；

步骤S2：根据去中心化后的数据计算谐波电流类监测样本的相似度指标，具体为：

记S_24*24为谐波电流之间的相似度指标矩阵，S(i，j)表示第i次谐波电流与第j次谐波电流监测样本之间的相似度，其中1≤i，j≤25，按如下公式计算S(i，j)：

$S\left(i,j\right)=\frac{\underset{k=1,m}{\mathrm{\Σ}}{C}_{*}\left(k,i\right)\·C_{*}\left(k,j\right)}{\sqrt{\underset{k=1,m}{\mathrm{\Σ}}{C}_{*}^2\left(k,i\right)}\·\sqrt{\underset{k=1,m}{\mathrm{\Σ}}{C}_{*}^2\left(k,j\right)}};$

所述S(i，j)的取值范围为1至-1。