CN110930035A - 一种基于区间统计值的谐波危害评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,谐波监测装置设置于系统与用户之间,用于记录用户注入系统的谐波电流值,并生成区间谐波电流的统计值;谐波电流值计算法具体为:所述谐波监测装置以3min或10min为单位时间记录2至25次的谐波电流的最大值、最小值、平均值、95%最大值,取最大值和最小值构成一个区间用以表征该时段用户注入谐波电流的范围,取多个时段构成区间谐波电流的时序统计值X。应用本技术方案可实现预测用户未来注入系统的区间谐波电流,并提出相应的谐波危害评估方法从而实现用户的谐波危害预警。
Description
技术领域
本发明涉及电网维护领域,具体是指一种基于区间统计值的谐波危害评估方法。
背景技术
近年来,谐波用户的并网给电网带来了严重的谐波污染,极大地影响了电网和用户的安全、经济运行。目前,谐波监测算法及装置研制方面已有较好的研究进展,特别是随着硬件技术、信号处理技术和人工智能技术的进步,谐波监测装置基本上实现了自动化,大量网络化监测系统已经得到了工程应用。现有谐波监测主要为电网公司提供监管服务,为用户能否接入提供定性判断依据。然而电力公司通过对超标用户的管制来维护电网的高质量运行水平,却无法从工业用户的用电需求出发,指导用户合理安排运行方式,从而避免因谐波污染停电而造成较大的经济损失。因此,目前电网的谐波监管方式具有鲜明的定性评判、事后评价特征,尚未能够为用户的优质运行提供决策依据。
目前,电网公司监管部门主要采取相关检测手段监测用户注入系统的谐波电流数值,并根据系统供电容量、短路容量水平、用户用电容量等参数计算其许可限值。当用户注入系统的谐波电流低于限值要求时,方可允许用户接入运行。然而用户的谐波污染大小与用户参数、电网运行方式密切相关,电网的谐波监测数据只能反映当前电网运行方式和用户参数作用下用户注入的谐波电流。由于用户注入的谐波电流因系统运行方式改变而改变,而谐波监测数据只能反映用户当前的谐波危害,缺无法预测用户未来的谐波危害。因此,根据当前的谐波监测数据来评估用户的谐波污染具有一定的片面性。鉴于尚无专利基于区间的谐波监测数据来预测用户注入系统的区间谐波电流,因此本发明提出一种基于区间数据来预测区间谐波电流的方法,在未来的用户参数和电网运行方式变化后通过预测用户注入的谐波电流,从而评估用户的谐波危害,以实现用户的谐波危害预警。目前针对用户谐波危害预警存在几个技术问题:
(一)由于用户在一段监测时段内注入的谐波电流具有一定的波动性,谐波监测装置记录着海量的监测数据,为了直观地描述该监测时段内用户注入的谐波电流大小,谐波监测装置一般以3min或10min为一监测时段,并生成该监测时段所对应的谐波电流的最大、最小、平均和95大值的统计值,一般取该监测时段的最大和最小值以构成一个区间谐波电流来表征用户注入系统的谐波电流的水平。因此如何基于历史的区间谐波电流统计值去预测用户未来注入系统的区间谐波电流值是一个关键的技术难题。
(二)用户注入系统的谐波电流是多维的,并且预测的谐波电流是一个区间量,如何基于多维的区间量来评估用户未来的谐波污染,从而实现用户谐波危害预警也是一个急需解决的问题。
因此,实际工程上迫切需要一种基于谐波监测装置获得的区间谐波电流来预测用户未来注入系统的区间谐波电流,并提出相应的谐波危害评估方法从而实现用户的谐波危害预警。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,预测用户未来注入系统的区间谐波电流,并提出相应的谐波危害评估方法从而实现用户的谐波危害预警。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,谐波监测装置设置于系统与用户之间,用于记录用户注入系统的谐波电流值,并生成区间谐波电流的统计值;
谐波电流值计算法具体为:所述谐波监测装置以3min或10min为单位时间记录2至25次的谐波电流的最大值、最小值、平均值、95%最大值,取最大值和最小值构成一个区间用以表征该时段用户注入谐波电流的范围,取多个时段构成区间谐波电流的时序统计值X为:
其中,n=1,2,3,4……,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;其余数据含义依据此规律类推;
根据区间谐波电流时序统计值X,以2次谐波区间谐波电流为例,构建该监测时段区间2次谐波电流上下限的自回归模型为:
t=p+1,…n (16)
其中,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最小值,为下限常数系数,为下限的回归系数,为下限误差,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最大值,为上限常数系数,为最大值的回归系数,为上限误差,p为样本个数即取第t个监测时间段前的p个样本数据;
将公式(2)代入公式(3)可得:
t=p+1,…n (17)
分别计算上下限自回归模型参数的回归系数:
则最小值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymin=Xminβmin+εmin (20)
βmin=((Xmin)TXmin)-1(Xmin)TYmin (21)
则最大值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymax=Xmaxβmax+εmax (25)
βmax=((Xmax)TXmax)-1(Xmax)TYmax (26)
根据上下限的自回归系数,预测t+1时段用户注入系统的区间2次谐波电流值:
同理依次计算第t+1时段用户注入系统的区间3至25次的谐波电流值;
设定一定长度的监测时间长度,取该时间长度2至25次谐波电流的监测数据的最大值和最小值,计算该时间长度区间谐波电流值;取各该时间长度的区间谐波电流值上述谐波电流值计算法来预测下一所述时间长度的区间谐波电流值,取区间2至25次谐波电流值的最大值与计算得到的谐波电流限值进行比较,判断并计算该用户的2至25维谐波电流超标的维度,结合谐波危害等级以判断该用户下一所述时间长度的谐波电流危害,从而进行用户的一定时间长度谐波危害预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,其特征在于,所述时间长度具体为一年或一月或一日。
3.根据权利要求1所述的一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,其特征在于,所述超标维度为0时的危害等级具体为无危害,所述超标维度为1至2时的危害等级具体为轻微危害,超标维度为2至5时的危害等级具体为轻度危害,超标维度为5至10时的危害等级具体为中度危害,超标维度为10以上时的危害等级具体为重度危害。
相较于现有技术,本发明的技术方案具备以下有益效果:
该方法根据谐波监测装置测量得到用户的区间谐波电流统计值,从而构建用户的区间自回归模型,并预测用户未来注入系统的区间谐波电流上下限,根据预测的区间谐波电流评估用户的谐波危害,以实现用户的谐波危害预警。因此,该方法能预测用户的谐波电流并预判用户未来的谐波危害,能够克服目前电网只针对当前电网的运行情况无视未来用户参数和系统运行方式的变化去评价用户的谐波污染的局限性,具有较强的工程实用性和推广应用价值。
附图说明
图1为本发明优选实施例中用户谐波危害预警评估方法步骤。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,其特征在于,谐波监测装置设置于系统与用户之间,用于记录用户注入系统的谐波电流值,并生成区间谐波电流的统计值;
谐波电流值计算法具体为:所述谐波监测装置以3min或10min为单位时间记录2至25次的谐波电流的最大值、最小值、平均值、95%最大值,取最大值和最小值构成一个区间用以表征该时段用户注入谐波电流的范围,取多个时段构成区间谐波电流的时序统计值X为:
其中,n=1,2,3,4……,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;其余数据含义依据此规律类推;
根据区间谐波电流时序统计值X,以2次谐波区间谐波电流为例,构建该监测时段区间2次谐波电流上下限的自回归模型为:
t=p+1,…n (30)
其中,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最小值,为下限常数系数,为下限的回归系数,为下限误差,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最大值,为上限常数系数,为最大值的回归系数,为上限误差,p为样本个数即取第t个监测时间段前的p个样本数据;
将公式(2)代入公式(3)可得:
t=p+1,…n (31)
分别计算上下限自回归模型参数的回归系数:
则最小值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymin=Xminβmin+εmin (34)
βmin=((Xmin)TXmin)-1(Xmin)TYmin (35)
则最大值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymax=Xmaxβmax+εmax (39)
βmax=((Xmax)TXmax)-1(Xmax)TYmax (40)
根据上下限的自回归系数,预测t+1时段用户注入系统的区间2次谐波电流值:
同理依次计算第t+1时段用户注入系统的区间3至25次的谐波电流值;
设定一定长度的监测时间长度,取该时间长度2至25次谐波电流的监测数据的最大值和最小值,计算该时间长度区间谐波电流值;取各该时间长度的区间谐波电流值上述谐波电流值计算法来预测下一所述时间长度的区间谐波电流值,取区间2至25次谐波电流值的最大值与计算得到的谐波电流限值进行比较,判断并计算该用户的2至25维谐波电流超标的维度,结合谐波危害等级以判断该用户下一所述时间长度的谐波电流危害,从而进行用户的一定时间长度谐波危害预警。在本实施例中,所述时间长度具体为一年或一月或一日,就可以预测年谐波危害预警、月谐波危害预警、日谐波危害预警。
所述超标维度为0时的危害等级具体为无危害,所述超标维度为1至2时的危害等级具体为轻微危害,超标维度为2至5时的危害等级具体为轻度危害,超标维度为5至10时的危害等级具体为中度危害,超标维度为10以上时的危害等级具体为重度危害。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,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,利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (3)
1.一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,其特征在于,谐波监测装置设置于系统与用户之间,用于记录用户注入系统的谐波电流值,并生成区间谐波电流的统计值;
谐波电流值计算法具体为:所述谐波监测装置以3min或10min为单位时间记录2至25次的谐波电流的最大值、最小值、平均值、95%最大值,取最大值和最小值构成一个区间用以表征该时段用户注入谐波电流的范围,取多个时段构成区间谐波电流的时序统计值X为:
其中,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示2次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示3次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;
表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第一个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第二个监测时段内谐波电流的最大值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最小值,表示25次谐波在第n个监测时段内谐波电流的最大值;其余数据含义依据此规律类推;
根据区间谐波电流时序统计值X,以2次谐波区间谐波电流为例,构建该监测时段区间2次谐波电流上下限的自回归模型为:
其中,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最小值,为下限常数系数,为下限的回归系数,为下限误差,为第t个监测时间段内2次谐波电流的最大值,为上限常数系数,为最大值的回归系数,为上限误差,p为样本个数即取第t个监测时间段前的p个样本数据;
将公式(2)代入公式(3)可得:
分别计算上下限自回归模型参数的回归系数:
则最小值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymin=Xminβmin+εmin (6)
βmin=((Xmin)TXmin)-1(Xmin)TYmin (7)
则最大值的自回归方程表示为:
故表示为矩阵形式即:
Ymax=Xmaxβmax+εmax (11)
βmax=((Xmax)TXmax)-1(Xmax)TYmax (12)
根据上下限的自回归系数,预测t+1时段用户注入系统的区间2次谐波电流值:
同理依次计算第t+1时段用户注入系统的区间3至25次的谐波电流值;
设定一定长度的监测时间长度,取该时间长度2至25次谐波电流的监测数据的最大值和最小值,计算该时间长度区间谐波电流值;取各该时间长度的区间谐波电流值上述谐波电流值计算法来预测下一所述时间长度的区间谐波电流值,取区间2至25次谐波电流值的最大值与计算得到的谐波电流限值进行比较,判断并计算该用户的2至25维谐波电流超标的维度,结合谐波危害等级以判断该用户下一所述时间长度的谐波电流危害,从而进行用户的一定时间长度谐波危害预警。
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3.根据权利要求1所述的一种基于区间统计值的谐波危害评估方法,其特征在于,所述超标维度为0时的危害等级具体为无危害,所述超标维度为1至2时的危害等级具体为轻微危害,超标维度为2至5时的危害等级具体为轻度危害,超标维度为5至10时的危害等级具体为中度危害,超标维度为10以上时的危害等级具体为重度危害。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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