CN109709395A - 基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电力技术领域的一种基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法。其技术方案是，首先对样本数据进行分段线性回归处理同时追踪误差，通过第一重筛选，将不满足回归误差精度要求的数据剔除。然后通过奈尔检验法进行第二重筛选，去除系统不稳定时的数据，最后对满足条件的数据取平均值得到系统谐波阻抗，最后求出背景谐波源。通过实测数据的计算证明该方法的正确性和有效性。本发明的有益效果是，基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法能够解决系统谐波波动占主导情况下的系统谐波阻抗的估计，可以准确求解背景谐波源同时能够在求解过程中追踪误差，具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种电网背景谐波源等效方法。
背景技术
背景谐波电压对电力系统的谐波承受能力、用户谐波发射限值和用户滤波器设计有很大影响。系统谐波阻抗的估计关系到背景谐波源等效的准确性，因此为准确求得背景谐波源，首先要从谐波阻抗的等效入手。
现有谐波阻抗的计算方法主要有两类：“干预式”(invasive)与“非干预式”(non-invasive)。干预式方法为向电网中注入谐波电流，但是注入的谐波电流过小会影响计算的精确性、谐波电流过大会影响电网的稳定性。与干预式相比，非干预式方法不会影响电网稳定性，应用较为广泛。主要的非干预式方法有波动量法、主导波动量筛选法和线性回归法。波动量法是通过母线处谐波电压、谐波电流波动量比值计算谐波阻抗。波动量法需要满足“双主导”条件即：与系统相比，负荷侧谐波占主导，与背景谐波波动相比，关注谐波波动占主导。实际工程中往往不容易满足条件，波动量法具有很大的局限性。主导波动量筛选法通过统计学中的奈尔检验法筛选出满足“双主导”条件的数据，然后根据波动量法求解谐波阻抗，解决了波动量法的不足，但在求解过程中无法对误差进行追踪。线性回归法通过线性回归的算法对阻抗进行求解，结果比较精确，但是需要系统是稳定的。针对主导波动量筛选法不能对误差进行追踪以及线性回归法需保证系统稳定的缺陷，有必要提出一种新方法实现对谐波阻抗的精确计算。
发明内容
针对估计系统谐波阻抗时主导波动量筛选法不能对误差进行追踪以及线性回归法需保证系统稳定的缺陷，本发明提出基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法。
基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法，具体包括以下步骤：
步骤1：根据电网各母线处电压、流入负荷处电流数据，进行分段线性回归处理，同时追踪误差，通过第一重筛选，选出回归误差满足精度的数据；
步骤2：根据步骤1选出的误差满足精度的数据，通过奈尔检验法进行第二重筛选，去除系统不稳定时的数据；
步骤3：根据步骤2选出的满足条件的数据取平均值得到系统谐波阻抗；
步骤4：根据步骤3得到的系统谐波阻抗，计算对应的背景谐波阻抗。
步骤1中，所述选出回归误差满足精度的数据方法为：
根据三点法将数据每三组为一段分段，则共有d＝n/3段，根据每段数据构造三点细分式部分线性回归模型，第q段如下所示：
设精度为δ0，将每一段回归误差与精度δ0进行比较，若小于精度δ0，则保留本段数据；若不满足，则舍弃本段数据。若筛选后没有满足条件的数据，求解失败，算法终止。
其中第q段回归误差计算公式为：
其中γ＝y-Ax，
为第q段第k个数据，Z(q)、分别为第q段的系统谐波阻抗和背景谐波源电压。
根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述奈尔检验法为：
当阻抗满足：
保留本段数据，记为Zh(1)，Zh(2)，…，Zh(m)。
其中，S为经步骤1筛选后剩余数据段数，α为给定奈尔系数。
根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述系统谐波阻抗计算公式为：
根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述对应背景谐波源电压计算公式为：
本发明的有益效果是，基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法能够解决系统谐波波动占主导情况下的系统谐波阻抗的估计，可以准确求解背景谐波源同时能够在求解过程中追踪误差，具有重要意义。
附图说明
图1是本发明提供的基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法的等效电路图
图2是所测公共连接点(PCC)处11次谐波电压的有效值波形
图3是负荷侧11次谐波电流的有效值波形
图4是11次谐波的功率因数角
图5是11次系统谐波阻抗模值
图6是等效谐波源模值
图7是等效谐波源相角
具体实施方式
下面结合附图，对优选的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是本发明提供的基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法的等效电路图。实测数据来自某35kV钢厂铸钢专线，测试点为铸钢专线的进口处，测量谐波电压、谐波电流及谐波功率因数角。采样频率为10.24kHz，每分钟记录一个数据，采样时间为18时30分至19时30分，共61个数据采样点。所测公共连接点(PCC)处11次谐波电压、负荷侧11次谐波电流的有效值波形分别如图2、3所示，11次谐波的功率因数角如图4所示。
(1)系统谐波阻抗参考值的处理
当关注谐波波动剧烈时，即关注谐波波动占主导地位时，用波动量法算出的系统谐波阻抗比较精确，可以当作系统谐波阻抗的参考值。选取采样数据中变化大的几处，利用波动量法求出各处系统谐波阻抗，结果如下：
表1系统谐波阻抗计算值
将求出的系统平均谐波阻抗4.59+j43.14Ω作为参考值。
(2)波动量法与本文方法比较
通过波动量法对全部数据进行处理，得到11次系统谐波阻抗在不同采样时刻求解的结果，如图5所示。由图5可知，波动量法求解出来的系统谐波阻抗模值在不同时刻的变化幅度很大，波动量法求解结果是无效的。
利用本文提供双重筛选三点法求解，当给定精度0.01、奈尔系数0.8时，得到系统谐波阻抗为4.11+j42.44Ω，与波动量法计算出的系统谐波阻抗参考值误差为1.7％，同时根据k＝1，2，…，n处理实测数据，求得等效谐波源，如图6、7所示。通过实测数据的分析与处理验证了本文方法的准确性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种适用于电网背景谐波源等效的的计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：根据电网各母线处电压、流入负荷处电流数据，进行分段线性回归处理，同时追踪误差，通过第一重筛选，选出回归误差满足精度的数据；
步骤2：根据步骤1选出的误差满足精度的数据，通过奈尔检验法进行第二重筛选，去除系统不稳定时的数据；
步骤3：根据步骤2选出的满足条件的数据取平均值得到系统谐波阻抗；
步骤4：根据步骤3得到的系统谐波阻抗，计算对应的背景谐波阻抗。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述选出回归误差满足精度的数据方法为：
根据三点法将数据每三组为一段分段，则共有d＝n/3段，根据每段数据构造三点细分式部分线性回归模型，第q段如下所示：
设精度为δ0，将每一段回归误差与精度δ0进行比较，若小于精度δ0，则保留本段数据；若不满足，则舍弃本段数据。若筛选后没有满足条件的数据，求解失败，算法终止。
其中第q段回归误差计算公式为：
其中γ＝y-Ax，为第q段第k个数据，Z(q)、分别为第q段的系统谐波阻抗和背景谐波源电压。
3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述奈尔检验法为：
当阻抗满足：
保留本段数据，记为Zh(1)，Zh(2)，…，Zh(m)。
其中，S为经步骤1筛选后剩余数据段数，α为给定奈尔系数。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述系统谐波阻抗计算公式为：
5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述对应背景谐波源电压计算公式为：
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