CN107576853A - 基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法 - Google Patents
基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,首先采集电网与用户公共连接点PCC处的母线电压瞬时值和用户注入电网的电流瞬时值,通过傅里叶变换即可得到谐波电压和谐波电流;然后采用滑差法求波动量,对采集到的谐波电压和谐波电流作滑差处理,得到谐波电压波动量谐波电流波动量计算阻抗样本Zpcc;设置相关性分析两聚合区域的收敛条件,将阻抗样本按照PCC处基波电流波动量的大小对Zpcc进行分类;最后筛选阻抗样本,采用典型相关性分析方法求谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数,根据相关系数的大小及判定条件,剔除线性不相关的点,求得电网侧的谐波阻抗和用户侧的谐波阻抗,可更准确的估算谐波阻抗值。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力谐波阻抗评估方法,特别涉及一种基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法。
背景技术
面对愈来愈严重的电力谐波污染问题,如何有效区分谐波污染责任和评估谐波发射水平已成为当前电力系统迫切需要解决的问题。为了准确区分谐波污染责任就必须评估公共连接点(PCC)用户谐波发射水平,目前评估公共连接点用户谐波发射水平通常采用电网侧和用户侧的诺顿等效电路模型进行分析。因此,准确估计系统谐波阻抗已成为评估用户谐波发射水平和区分谐波责任的关键所在。
计算谐波阻抗的方法大致可以分为“干预式”和“非干预式”两类,“干预式”方法可能会对系统正常运行和用户用电体验产生不利影响因而应用场合有限。典型“非干预式”方法有线性回归法和波动量法,线性回归法依据诺顿等效电路中PCC处测量值对应方程求解回归系数,从而得到谐波阻抗,但在系统背景谐波波动较大时估计得到的谐波阻抗误差较大,在居民配电网中尤其突出;波动量法通过对PCC处测得的谐波电压和电流的比值分析处理,从而获得准确的谐波阻抗值。比较经典的方法有符号判别法,符号判别法基于谐波阻抗实部符号进行判别,剔除所有阻抗实部为正的点,从而完成对电网侧阻抗样本的筛选。该方法是在两种极端情况下推导得到的,在两侧波动量相当的时候,不能判断是哪一侧作为主导,仅从阻抗样本中的电阻分量是否为正来筛选阻抗并不能保证所求阻抗的精度。
发明内容
本发明是针对现在计算谐波阻抗的方法不能保证所求阻抗的精度的问题,提出了一种基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,可更准确的估算谐波阻抗值。
本发明的技术方案为:一种基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,具体包括如下步骤;
1)数据采集:采用谐波分析的诺顿等效模型,电网给用户供电,电网侧电流为电网侧阻抗为Zu,用户侧电流为用户侧阻抗为Zc;采集电网与用户公共连接点PCC处的母线电压瞬时值Vpcc和用户注入电网的电流瞬时值Ipcc,通过傅里叶变换即可得到谐波电压和谐波电流
2)采用滑差法求波动量,再计算阻抗样本Zpcc:
步骤1)所得谐波电压由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电流量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电压波动量为:
步骤1)所得谐波电流由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电压量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电流波动量为:
阻抗样本
3)设置相关性分析两聚合区域的收敛条件,将所述步骤2)中的阻抗样本按照PCC处基波电流波动量的大小对Zpcc进行分类;
步骤2)中所得谐波电流波动量取基波电流波动量
将Zpcc按照基波电流波动量的大小分为3类,
3次谐波电流波动量大于70%基波样本波动量区域,即区域;
3次谐波电流波动量小于30%基波样本波动量区域,即区域;
3次谐波电流波动量小于70%且大于30%基波样本波动量区域,即区域;
4)筛选阻抗样本,采用典型相关性分析方法求谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,根据相关系数r的大小及判定条件,剔除线性不相关的点,求得电网侧的谐波阻抗Zu和用户侧的谐波阻抗Zc。
所述步骤4)具体步骤为:
41)采用典型相关性分析方法求所述步骤2)中谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,相关系数表达式如下:
式中指的均值;的均值;
42)对所述步骤3)中区域的阻抗Zpcc按照关系系数-1<r<-0.9的标准剔除不满足条件的点,获得Zu的估计值-Zo,并计算得到电网侧阻抗均值以及方差σ1,将不满足的-Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;
将区域的阻抗Zpcc按照关系系数0.9<r<1的标准剔除不满足条件的点,获得Zc的估计值Zo,并计算得到用户侧阻抗均值以及方差σ2,将不满足的Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;
剔除区域的阻抗Zpcc;
43)将经过步骤42)剔除后的阻抗Zpcc代入下面公式,求得电网侧的谐波阻抗Zu和用户侧的谐波阻抗Zc,
本发明的有益效果在于:本发明基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,更加准确的估计谐波阻抗值。
附图说明
图1为本发明基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法流程图;
图2为本发明方法的谐波分析的诺顿等效模型图;
图3为本发明方法的阻抗分类区示意图;
图4为本发明方法与符号判别法所得的电网侧阻抗Zu计算结果变化对比图;
图5为本发明方法与符号判别法所得的用户侧阻抗Zc计算结果变化对比图。
具体实施方式
如图1所示基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法流程图,具体包括以下步骤:
1)数据采集,采集公共连接点PCC处的谐波电压和谐波电流如图2所示谐波分析的诺顿等效模型,其中,Zu、Zc,分别代表电网侧电流、用户(负荷)侧电流、电网侧阻抗、用户(负荷)侧阻抗;采集公共连接点PCC处的母线电压瞬时值Vpcc和用户注入电网的电流瞬时值Ipcc,通过傅里叶变换即可得到谐波电压和谐波电流
2)采用滑差法求波动量,对所述步骤1)中采集到的谐波电压和谐波电流作滑差处理,得到谐波电压波动量谐波电流波动量计算阻抗样本Zpcc;
谐波电压由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电流量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电压波动量为:
谐波电流由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电压量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电流波动量为:
阻抗样本
3)设置相关性分析两聚合区域的收敛条件,将所述步骤2)中的阻抗样本按照PCC处基波电流波动量的大小对Zpcc进行分类;
所述步骤2)中所得谐波电流波动量取基波电流波动量
如图3中所示,以3次谐波为例,将Zpcc按照基波电流波动量的大小分为3类,3次谐波电流波动量大于70%基波样本波动量区域;
3次谐波电流波动量小于30%基波样本波动量区域;3次谐波电流波动量小于70%且大于30%基波样本波动量区域;
4)筛选阻抗样本,采用典型相关性分析方法求谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,根据相关系数r的大小及判定条件,剔除线性不相关的点,求得电网侧的谐波阻抗Zu和用户侧的谐波阻抗Zc。具体流程为:
41)采用典型相关性分析方法求所述步骤2)中谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,相关系数表达式如下:
式中指的均值;指的均值。
42)对所述步骤3)中区域的阻抗Zpcc按照关系系数-1<r<-0.9的标准剔除不满足条件的点,获得Zu的估计值-Zo,并计算得到电网侧阻抗均值以及方差σ1,将不满足的-Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;将区域的阻抗Zpcc按照关系系数0.9<r<1的标准剔除不满足条件的点,获得Zc的估计值Zo,并计算得到用户侧阻抗均值以及方差σ2,将不满足的Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;剔除区域的阻抗Zpcc。
所述步骤42)中根据典型相关性分析计算Zu和Zc的具体原理如下:
由如图2所示谐波分析的诺顿等效模型,根据基尔霍夫电流定律可知:
当两个时刻电网侧谐波电流保持不变即和完全负相关,则波动量大小更接近于电网侧阻抗Zpcc=-Zu;当两个时刻负荷侧谐波电流保持不变即和完全正相关,其波动量大小更接近于负荷侧阻抗Zpcc=Zc,即:
在实际的电力系统中,和完全的线性相关的情况较为少见,为了有效的反应出和的线性关系,判定波动量Zpcc更接近于哪一侧阻抗,采用典型相关性分析利用综合变量之间的关系来反应和之间的线性程度。当r的值接近于1或者-1,就表明和具有良好的线性关系,波动量Zpcc也就越接近于实际的用户侧阻抗Zc以及电网侧阻抗Zu。通过筛选满足r的值接近于1或者-1的和利用公式(4)得到电网侧阻抗Zu和用户侧阻抗Zc。
如图4所示为基于相关性分析方法和符号判别法得到的某低压配网PCC点处的3次谐波电网侧阻抗变化对比图,图5所示为基于相关性分析方法和符号判别法得到的某低压配网PCC点处的3次谐波用户侧阻抗变化对比图,采用经典的符号判别法计算结果与之对比。由图4、5可以看出,采用典型相关性分析方法可得到相对准确的谐波阻抗,而符号判别法计算结果在用户(负荷)侧波动较小而电网(系统)侧波动较大时误差会显著增大。
Claims (2)
1.一种基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,其特征在于,具体包括如下步骤;
1)数据采集:采用谐波分析的诺顿等效模型,电网给用户供电,电网侧电流为电网侧阻抗为Zu,用户侧电流为用户侧阻抗为Zc;采集电网与用户公共连接点PCC处的母线电压瞬时值Vpcc和用户注入电网的电流瞬时值Ipcc,通过傅里叶变换即可得到谐波电压和谐波电流
2)采用滑差法求波动量,再计算阻抗样本Zpcc:
步骤1)所得谐波电压由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电流量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电压波动量为:
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步骤1)所得谐波电流由顺序n个有固定时间间隔d的瞬时谐波电压量组成,将瞬时值按时间顺序作差,得到谐波电流波动量为:
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阻抗样本
3)设置相关性分析两聚合区域的收敛条件,将所述步骤2)中的阻抗样本按照PCC处基波电流波动量的大小对Zpcc进行分类;
步骤2)中所得谐波电流波动量取基波电流波动量
将Zpcc按照基波电流波动量的大小分为3类,
3次谐波电流波动量大于70%基波样本波动量区域,即区域;
3次谐波电流波动量小于30%基波样本波动量区域,即区域;
3次谐波电流波动量小于70%且大于30%基波样本波动量区域,即区域;
4)筛选阻抗样本,采用典型相关性分析方法求谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,根据相关系数r的大小及判定条件,剔除线性不相关的点,求得电网侧的谐波阻抗Zu和用户侧的谐波阻抗Zc。
2.根据权利要求1所述基于典型相关性分析的配电网谐波阻抗计算方法,其特征在于,所述步骤4)具体步骤为:
41)采用典型相关性分析方法求所述步骤2)中谐波电压波动量和谐波电流波动量的相关系数r,相关系数表达式如下:
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式中指的均值;指的均值;
42)对所述步骤3)中区域的阻抗Zpcc按照关系系数-1<r<-0.9的标准剔除不满足条件的点,获得Zu的估计值-Zo,并计算得到电网侧阻抗均值以及方差σ1,将不满足的-Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;
将区域的阻抗Zpcc按照关系系数0.9<r<1的标准剔除不满足条件的点,获得Zc的估计值Zo,并计算得到用户侧阻抗均值以及方差σ2,将不满足的Zo剔除,进一步筛选阻抗Zpcc;
剔除区域的阻抗Zpcc;
43)将经过步骤42)剔除后的阻抗Zpcc代入下面公式,求得电网侧的谐波阻抗Zu和用户侧的谐波阻抗Zc,
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