CN111783035B - 一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置，该方法包括步骤：建立等值分析模型，获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；进行傅里叶变换，得到n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；根据计算得到谐波电压电流波动中位数和谐波电压电流波动标准差；根据计算得到谐波波动校验量，并判断其是否大于预设阈值；若是，则计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；若否，则建立谐波电压电流回归方程；根据谐波电压电流回归方程，计算系统侧的谐波电压，并根据系统侧的谐波电压计算系统侧和用户侧对应的谐波责任。本发明根据谐波监测样本数据波动情况选择不同的处理算法，保证责任划分的准确性。

Description

一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置
技术领域
本发明涉及谐波责任计算技术领域，尤其涉及一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置。
背景技术
工业和经济的发展使得电力系统的设备电力电子化趋势越来越显著，电力系统中的谐波污染问题变得日益严重，给电网的安全稳定运行及用户电能质量造成了极大的影响。电网公共节点(PCC点)的谐波既有可能是来自于电网本身的背景谐波，也有可能是该处用户产生的谐波污染，为了更好地管理电力系统中存在的谐波，正确划分电网公司和用户的谐波责任十分重要。
但是市面上现有的电能质量分析仪只能获得监测点处各次谐波电压电流的幅值大小，不具备谐波责任计算的算法，电网电能质量管理人员只能简单的通过判断谐波电压、电流幅值是否超标来确定用户谐波污染责任，这种方法忽略掉了电网系统本身的背景谐波带来的影响，导致责任划分不够准确，结果往往引起用户争议。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置，基于统计学原理筛选谐波测量样本，根据谐波监测样本数据波动情况选择不同的处理算法，保证算法的计算精度和责任划分的准确性。
为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，包括以下步骤：
建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
根据所述谐波电压波动中位数、所述谐波电流波动中位数、所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
优选地，所述方法，还包括：
获取预设的测试时间段内所有分析时间段对应的所述用户侧的谐波责任，并求平均值，得到对应的回路在相应一相的用户侧谐波责任；
对三相的所述用户侧谐波责任求平均值，得到该回路的最终用户侧谐波责任。
优选地，所述根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，具体包括：
比较n-1个所述谐波电压差值的大小，得到所述谐波电压波动中位数；
比较n-1个所述谐波电流差值的大小，得到所述谐波电流波动中位数；
根据标准差的计算公式，计算得到所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差。
优选地，所述根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系，具体包括：
将所述谐波电压波动中位数和所述谐波电压波动标准差，代入
Figure BDA0002501956760000031
得到谐波电压波动校验量；其中，
Figure BDA0002501956760000032
为第k个所述谐波电压相量差值，
Figure BDA0002501956760000033
为所述谐波电压波动中位数，
Figure BDA0002501956760000034
为所述谐波电压波动标准差；其中，1≤k＜n；
将所述谐波电流波动中位数和所述谐波电流波动标准差，代入
Figure BDA0002501956760000035
得到谐波电流波动校验量；其中，
Figure BDA0002501956760000036
为第k个所述谐波电流相量差值，
Figure BDA0002501956760000037
为所述谐波电流波动中位数，
Figure BDA0002501956760000038
为所述谐波电流波动标准差；
将所述谐波电压波动校验量和所述谐波电流波动校验量两者中的最大值，作为所述谐波波动校验量；
比较所述谐波波动校验量与所述预设阈值的大小关系。
优选地，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值筛选出来；
根据筛选出的所述谐波电压相量差值与对应的所述谐波电流相量差值的比值，得到对应的谐波阻抗；
判断所述谐波阻抗的实部是否为负数，若为负数，则返回重新获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
若不为负数，则根据所述谐波阻抗以及对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到所述系统侧谐波电压的发射水平为
Figure BDA0002501956760000041
其中，
Figure BDA0002501956760000042
为所述系统侧谐波电压的发射水平，ZS为所述谐波阻抗，
Figure BDA0002501956760000043
为对应的所述谐波电压相量，
Figure BDA0002501956760000044
为对应的所述谐波电流相量；
根据公式
Figure BDA0002501956760000045
计算得到系统侧对应的谐波责任；其中，λs为所述系统侧对应的谐波责任，
Figure BDA0002501956760000046
为
Figure BDA0002501956760000047
对应的相角，
Figure BDA0002501956760000048
为
Figure BDA0002501956760000049
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算得到所述用户侧对应的谐波责任；其中，λc为所述用户侧对应的谐波责任。
优选地，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量筛选出来；
根据筛选出来的所述谐波电压相量的实部和虚部和对应的所述谐波电流相量的实部和虚部，建立所述谐波电压电流回归方程；其中，所述谐波电压电流回归方程为y1＝β0+β1x1+β2x2和y2＝β3+β4x1+β5x2，y1和y2分别为所述谐波电压相量的实部和虚部，x1和x2分别为所述谐波电流相量的实部和虚部，β0、β1、β2、β3、β4和β5分别为对应的系数。
优选地，所述根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任，具体包括：
根据所述谐波电压电流回归方程，得到所述系统侧的谐波电压；其中，所述系统侧的计算谐波电压的实部和虚部分别为β0和β3；
根据所述系统侧的谐波电压得到所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压；
根据公式
Figure BDA0002501956760000051
计算所述系统侧对应的谐波责任；其中，
Figure BDA0002501956760000052
为所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压，
Figure BDA0002501956760000053
为
Figure BDA0002501956760000054
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算所述用户侧对应的谐波责任。
本发明另一实施例提供了一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
变换模块，用于将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
第一计算模块，用于根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
第二计算模块，用于根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
比较模块，用于根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
第一谐波责任计算模块，用于若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
回归模块，用于若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
第二谐波责任计算模块，用于根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的计算谐波电压，并根据所述计算谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
本发明还有一实施例提供了一种使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置，基于统计学原理筛选谐波测量样本，根据谐波监测样本数据波动情况选择不同的处理算法，当谐波波动较大时，根据系统的谐波阻抗来确定谐波责任，当谐波较平稳时，建立回归方程，根据系统的谐波电压来确定谐波责任，保证算法的计算精度，有效地定量划分电网公司和用户的责任大小，确保了责任划分的准确性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的简化流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种谐波分析戴维南等值模型的示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的一种使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S8：
S1、建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
S2、将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
S3、根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
S4、根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
S5、根据所述谐波电压波动中位数、所述谐波电流波动中位数、所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
S6、若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
S7、若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
S8、根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
为了更直观地了解本发明的实施过程，参见图2，是本发明该实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的简化流程示意图，由图2可以更清楚地了解本发明的实施过程。
具体地，建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流。优选地，等值分析模型为戴维南等值模型，即将电网系统侧和用户侧电路等值为戴维南电路模型。参见图3，是本发明该实施例提供的一种谐波分析戴维南等值模型的示意图。在图3中，
Figure BDA0002501956760000081
和
Figure BDA0002501956760000082
分别为电网系统侧的h次等值谐波电压源和谐波阻抗，
Figure BDA0002501956760000083
和
Figure BDA0002501956760000084
分别为用户侧的h次等值谐波电压源和谐波阻抗，
Figure BDA0002501956760000085
和
Figure BDA0002501956760000086
为公共节点(PCC点)处测量得到的h次谐波电压、谐波电流。
将谐波电压和谐波电流进行傅里叶变换，得到的目标频次下谐波电压与谐波电流的有效值与相位，从而得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1。为了方便表达，谐波电压相量用
Figure BDA0002501956760000087
表示，谐波电流相量用
Figure BDA0002501956760000088
表示。
一般地，采样频率10kHz及以上，连续24小时不间断监测，将采集的数据每3秒作为一个计算片段。取某一相3s钟内监测数据，以10周波为傅里叶变换单元，将3s内所有数据进行快速傅里叶变换(FFT)之后得到的h次谐波电压与谐波电流的有效值与相位。
根据谐波电压相量和谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值。更详细地，谐波电压相量差值为相邻两个谐波电压相量的差值，谐波电流相量差值为相邻两个谐波电流相量的差值。
根据谐波电压相量差值和谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差。
根据谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系。计算谐波波动校验量是为了知道谐波的波动情况，从而根据波动的不同程度选择不同的计算方法。
若谐波波动校验量大于预设阈值，说明该时间片段谐波监测样本数据存在较大的波动量值，导致该谐波波动量的产生既有可能是用户侧，也有可能是系统侧，则根据满足该条件的谐波电压相量差值和谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任。
若谐波波动校验量不大于预设阈值，说明该时间片段的监测数据比较平稳，不存在较大的波动量，则根据满足该条件的谐波电压相量和谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
根据谐波电压电流回归方程，计算系统侧的谐波电压，并根据系统侧的谐波电压计算系统侧和用户侧对应的谐波责任。
本发明实施例1提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，基于统计学原理筛选谐波测量样本，根据谐波监测样本数据波动情况选择不同的处理算法，当谐波波动较大时，根据系统的谐波阻抗来确定谐波责任，当谐波较平稳时，建立回归方程，根据系统的谐波电压来确定谐波责任，保证算法的计算精度，有效地定量划分电网公司和用户的责任大小，确保了责任划分的准确性。
作为上述方案的改进，所述方法，还包括：
获取预设的测试时间段内所有分析时间段对应的所述用户侧的谐波责任，并求平均值，得到对应的回路在相应一相的用户侧谐波责任；
对三相的所述用户侧谐波责任求平均值，得到该回路的最终用户侧谐波责任。
具体地，获取预设的测试时间段内所有分析时间段对应的用户侧的谐波责任，并求平均值，得到对应的回路在相应一相的用户侧谐波责任。例如分析时间段取3秒，测试时间段取24小时，则将采集的数据每3秒作为一个计算片段，连续24小时不间断监测。则根据上述方法得到的是测试点某一相每3s的用户侧谐波责任，再获取24小时内所有3s对应的用户侧谐波责任，求平均值，得到该相的用户侧谐波责任
再以同样的方法计算得到另外两相的用户侧谐波责任，对三相的用户侧谐波责任求平均值，得到该回路的最终用户侧谐波责任。
基于测试点用户侧的h次谐波责任3s值，可以画出用户在测试时间段内的h次谐波责任趋势图。
作为上述方案的改进，所述根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，具体包括：
比较n-1个所述谐波电压差值的大小，得到所述谐波电压波动中位数；
比较n-1个所述谐波电流差值的大小，得到所述谐波电流波动中位数；
根据标准差的计算公式，计算得到所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差。
具体地，在本实施例中，以3s为例进行说明，将采集的数据每3秒作为一个计算片段，则取某一相3s钟内监测数据，以10周波为傅里叶变换单元，在整个3s内一共有15个10周波，则有15个谐波电压相量和15个谐波电流相量，即n＝15。根据相邻两个谐波电压相量的差值，得到谐波电压差值，根据相邻两个谐波电流相量的差值，得到谐波电流差值。
在MATLAB中，求相邻样本的差值的算法代码为：
Figure BDA0002501956760000101
Figure BDA0002501956760000102
值得注意的是，
Figure BDA0002501956760000103
和
Figure BDA0002501956760000104
为h次谐波电压电流的向量，diff()为MATLAB中求矩阵差分的函数，在上述情况中，即
Figure BDA0002501956760000105
Figure BDA0002501956760000106
Figure BDA0002501956760000111
和
Figure BDA0002501956760000112
分别为h次谐波电压波动量样本和电流波动量样本，若
Figure BDA0002501956760000113
和
Figure BDA0002501956760000114
为15维的复数列向量，则
Figure BDA0002501956760000115
和
Figure BDA0002501956760000116
为14维的复数列向量。
求得谐波电压差值和谐波电流差值后，比较n-1个谐波电压差值的大小，得到谐波电压波动中位数，用
Figure BDA0002501956760000117
表示。比较n-1个谐波电流差值的大小，得到谐波电流波动中位数，用
Figure BDA0002501956760000118
表示。
根据标准差的计算公式，计算得到谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差。一般地，标准差是由方差开根号得到的，谐波电压波动方差的计算公式为
Figure BDA0002501956760000119
谐波电流波动方差的计算公式为
Figure BDA00025019567600001110
在本实施例中，对应地，分别为
Figure BDA00025019567600001111
其中，
Figure BDA00025019567600001112
为谐波电压波动标准差，
Figure BDA00025019567600001113
为谐波电流波动标准差。
作为上述方案的改进，所述根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系，具体包括：
将所述谐波电压波动中位数和所述谐波电压波动标准差，代入
Figure BDA00025019567600001114
得到谐波电压波动校验量；其中，
Figure BDA00025019567600001115
为第k个所述谐波电压相量差值，
Figure BDA00025019567600001116
为所述谐波电压波动中位数，
Figure BDA00025019567600001117
为所述谐波电压波动标准差；其中，1≤k＜n；
将所述谐波电流波动中位数和所述谐波电流波动标准差，代入
Figure BDA00025019567600001118
得到谐波电流波动校验量；其中，
Figure BDA00025019567600001119
为第k个所述谐波电流相量差值，
Figure BDA00025019567600001120
为所述谐波电流波动中位数，
Figure BDA00025019567600001121
为所述谐波电流波动标准差；
将所述谐波电压波动校验量和所述谐波电流波动校验量两者中的最大值，作为所述谐波波动校验量；
比较所述谐波波动校验量与所述预设阈值的大小关系。
具体地，将谐波电压波动中位数和谐波电压波动标准差，代入
Figure BDA0002501956760000121
得到谐波电压波动校验量；其中，
Figure BDA0002501956760000122
为第k个谐波电压相量差值，即为第k+1个谐波电压相量与第k个谐波电压相量的差值，
Figure BDA0002501956760000123
为谐波电压波动中位数，
Figure BDA0002501956760000124
为谐波电压波动标准差；其中，1≤k＜n；
将谐波电流波动中位数和谐波电流波动标准差，代入
Figure BDA0002501956760000125
得到谐波电流波动校验量；其中，
Figure BDA0002501956760000126
为第k个谐波电流相量差值，
Figure BDA0002501956760000127
为谐波电流波动中位数，
Figure BDA0002501956760000128
为谐波电流波动标准差；
将谐波电压波动校验量和谐波电流波动校验量两者中的最大值，作为谐波波动校验量。若谐波波动校验量用
Figure BDA0002501956760000129
表示，则
Figure BDA00025019567600001210
比较谐波波动校验量与预设阈值的大小关系。为了方便表达，预设阈值用α表示，经过大量数据验证后，α取1.2可得到合适数量的样本，并且满足计算精度。
作为上述方案的改进，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值筛选出来；
根据筛选出的所述谐波电压相量差值与对应的所述谐波电流相量差值的比值，得到对应的谐波阻抗；
判断所述谐波阻抗的实部是否为负数，若为负数，则返回重新获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
若不为负数，则根据所述谐波阻抗以及对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到所述系统侧谐波电压的发射水平为
Figure BDA0002501956760000131
其中，
Figure BDA0002501956760000132
为所述系统侧谐波电压的发射水平，ZS为所述谐波阻抗，
Figure BDA0002501956760000133
为对应的所述谐波电压相量，
Figure BDA0002501956760000134
为对应的所述谐波电流相量；
根据公式
Figure BDA0002501956760000135
计算得到系统侧对应的谐波责任；其中，λs为所述系统侧对应的谐波责任，
Figure BDA0002501956760000136
为
Figure BDA0002501956760000137
对应的相角，
Figure BDA0002501956760000138
为
Figure BDA0002501956760000139
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算得到所述用户侧对应的谐波责任；其中，λc为所述用户侧对应的谐波责任。
具体地，将满足谐波波动校验量大于预设阈值条件对应的谐波电压相量差值和谐波电流相量差值筛选出来；
根据筛选出的谐波电压相量差值与对应的谐波电流相量差值的比值，得到对应的谐波阻抗；即
Figure BDA00025019567600001310
ZS为谐波阻抗，
Figure BDA00025019567600001311
和
Figure BDA00025019567600001312
分别为筛选出的谐波电压相量差值与对应的谐波电流相量差值。
判断谐波阻抗的实部是否为负数，若为负数，则返回重新获取公共节点处的谐波电压和谐波电流，因为说明谐波波动量主要来自系统侧，此时不能运用本发明的方法，则结束本次计算，进入下一个分析时间段的计算；
若不为负数，则根据谐波阻抗以及对应的谐波电压相量和谐波电流相量，得到系统侧谐波电压的发射水平为
Figure BDA00025019567600001313
其中，
Figure BDA00025019567600001314
为系统侧谐波电压的发射水平，ZS为谐波阻抗，
Figure BDA0002501956760000141
为对应的谐波电压相量，
Figure BDA0002501956760000142
为对应的谐波电流相量；
根据公式
Figure BDA0002501956760000143
计算得到系统侧对应的谐波责任；其中，λs为系统侧对应的谐波责任，
Figure BDA0002501956760000144
为
Figure BDA0002501956760000145
对应的相角，
Figure BDA0002501956760000146
为
Figure BDA0002501956760000147
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算得到用户侧对应的谐波责任；其中，λc为用户侧对应的谐波责任。
作为上述方案的改进，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量筛选出来；
根据筛选出来的所述谐波电压相量的实部和虚部和对应的所述谐波电流相量的实部和虚部，建立所述谐波电压电流回归方程；其中，所述谐波电压电流回归方程为y1＝β0+β1x1+β2x2和y2＝β3+β4x1+β5x2，y1和y2分别为所述谐波电压相量的实部和虚部，x1和x2分别为所述谐波电流相量的实部和虚部，β0、β1、β2、β3、β4和β5分别为对应的系数。
具体地，将满足谐波波动校验量不大于预设阈值条件对应的谐波电压相量和谐波电流相量筛选出来；
根据筛选出来的谐波电压相量的实部和虚部和对应的谐波电流相量的实部和虚部，建立谐波电压电流回归方程；其中，谐波电压电流回归方程为y1＝β0+β1x1+β2x2和y2＝β3+β4x1+β5x2，y1和y2分别为谐波电压相量的实部和虚部，x1和x2分别为谐波电流相量的实部和虚部，β0、β1、β2、β3、β4和β5分别为对应的系数。
也就是说，将筛选出来的谐波电压相量和谐波电流相量写成以下形式：
Figure BDA0002501956760000148
Figure BDA0002501956760000151
其中，
Figure BDA0002501956760000152
和
Figure BDA0002501956760000153
分别为公共节点谐波电压
Figure BDA0002501956760000154
的实部和虚部，
Figure BDA0002501956760000155
和
Figure BDA0002501956760000156
分别为公共节点谐波电流
Figure BDA0002501956760000157
的实部和虚部，
Figure BDA0002501956760000158
和
Figure BDA0002501956760000159
分别为系统侧谐波电压
Figure BDA00025019567600001510
的实部和虚部，
Figure BDA00025019567600001511
和
Figure BDA00025019567600001512
分别为系统侧谐波阻抗
Figure BDA00025019567600001513
的实部和虚部。
作为上述方案的改进，所述根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任，具体包括：
根据所述谐波电压电流回归方程，得到所述系统侧的谐波电压；其中，所述系统侧的计算谐波电压的实部和虚部分别为β0和β3；
根据所述系统侧的谐波电压得到所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压；
根据公式
Figure BDA00025019567600001514
计算所述系统侧对应的谐波责任；其中，
Figure BDA00025019567600001515
为所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压，
Figure BDA00025019567600001516
为
Figure BDA00025019567600001517
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算所述用户侧对应的谐波责任。
具体地，根据谐波电压电流回归方程，得到系统侧的谐波电压；其中，系统侧的计算谐波电压的实部和虚部分别为β0和β3。
将监测数据中的谐波电压的实部和虚部以及谐波电流的实部和虚部代入回归方程中，求取对应的系数β0、β1、β2、β3、β4和β5。
以15个谐波电压相量和15个谐波电流相量为例对计算过程进行说明，第一步计算系数β0、β1和β2组成的矩阵Beta1，在MATLAB中，算法代码为：
[Beta1,～,～,～,～]＝regress(Ux,[ones(15,1)-Ix Iy])
其中regress(,)为MATLAB自带的线性回归函数。第一个输入为一个列向量：Ux，为谐波电压相量的实部，共15个数据；第二个输入为一个矩阵：[ones(15,1)-Ix Iy]，矩阵为15行3列，第一列为单位列向量，第二列为谐波电流相量的实部的相反数，共15个数据(与3s内共15个10周波相对应)，第三列为谐波电流相量的虚部，共15个数据。
通过以上计算输出结果系数矩阵Beta1[β0,β1,β2]，其中，
Figure BDA0002501956760000161
系统侧的谐波电压的实部；
Figure BDA0002501956760000162
系统侧的谐波阻抗的实部；
Figure BDA0002501956760000163
为系统侧的谐波阻抗的虚部。
第二步计算系数β3、β4和β5组成的矩阵Beta2，原理同上：
[Beta1,～,～,～,～]＝regress(Uy,[ones(15,1)-Ix-Iy])
第一个输入为一个列向量：Uy，为谐波电压相量的虚部，共15个数据；第二个输入为一个矩阵：[ones(15,1)-Ix-Iy]，矩阵为15行3列，第一列为单位列向量，第二列为谐波电流相量的实部的相反数，共15个数据(与3s内共15个10周波相对应)，第三列为谐波电流相量的虚部的相反数，共15个数据。
通过以上计算输出结果系数矩阵Beta2[β3,β4,β5]，其中，
Figure BDA0002501956760000164
为系统侧的谐波电压的虚部。
由系统侧的谐波电压的实部
Figure BDA0002501956760000165
和系统侧的谐波电压的虚部
Figure BDA0002501956760000166
最终得到系统侧的谐波电压
Figure BDA0002501956760000167
其中，实部为
Figure BDA0002501956760000168
虚部为
Figure BDA0002501956760000169
根据系统侧的谐波电压得到系统侧单独作用时公共节点的谐波电压。因为
Figure BDA00025019567600001610
其中，
Figure BDA00025019567600001611
为用户侧的h次等值谐波阻抗，一般地，
Figure BDA00025019567600001612
远大于
Figure BDA00025019567600001613
所以
Figure BDA00025019567600001614
即系统侧单独作用时公共节点的谐波电压为系统侧的谐波电压。
根据公式
Figure BDA00025019567600001615
计算系统侧对应的谐波责任；其中，
Figure BDA00025019567600001616
为系统侧单独作用时公共节点的谐波电压，
Figure BDA00025019567600001617
为
Figure BDA00025019567600001618
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算用户侧对应的谐波责任。
参见图4，是本发明一实施例提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算装置的结构示意图，所述装置包括：
数据获取模块11，用于建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
变换模块12，用于将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
第一计算模块13，用于根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
第二计算模块14，用于根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
比较模块15，用于根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
第一谐波责任计算模块16，用于若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
回归模块17，用于若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
第二谐波责任计算模块18，用于根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的计算谐波电压，并根据所述计算谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
本发明实施例所提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算装置能够实现上述任一实施例所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
参见图5，是本发明实施例提供的一种使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的示意图，所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成数据获取模块、变换模块、第一计算模块、第二计算模块、比较模块、第一谐波责任计算模块、回归模块和第二谐波责任计算模块，各模块具体功能如下：
数据获取模块11，用于建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
变换模块12，用于将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
第一计算模块13，用于根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
第二计算模块14，用于根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
比较模块15，用于根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
第一谐波责任计算模块16，用于若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
回归模块17，用于若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
第二谐波责任计算模块18，用于根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的计算谐波电压，并根据所述计算谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图5仅仅是一种使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的示例，并不构成对所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的各个部分。
存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据程序使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法。
综上，本发明实施例所提供的一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法及装置，同时获取测试点处各次谐波电压电流的幅值和相位信息，能有效地定量划分电网公司和用户的责任大小，应用前景广。相比其他谐波责任计算方法，本发明的算法适用性强，基于统计学原理判别谐波源波动情况，根据谐波监测样本数据的波动情况选择不同的处理算法，保证算法的计算精度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
根据所述谐波电压波动中位数、所述谐波电流波动中位数、所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
2.如权利要求1所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述方法，还包括：
获取预设的测试时间段内所有分析时间段对应的所述用户侧的谐波责任，并求平均值，得到对应的回路在相应一相的用户侧谐波责任；
对三相的所述用户侧谐波责任求平均值，得到该回路的最终用户侧谐波责任。
3.如权利要求1所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，具体包括：
比较n-1个所述谐波电压差值的大小，得到所述谐波电压波动中位数；
比较n-1个所述谐波电流差值的大小，得到所述谐波电流波动中位数；
根据标准差的计算公式，计算得到所述谐波电压波动标准差和所述谐波电流波动标准差。
4.如权利要求1所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系，具体包括：
将所述谐波电压波动中位数和所述谐波电压波动标准差，代入
Figure FDA0002501956750000021
得到谐波电压波动校验量；其中，
Figure FDA0002501956750000022
为第k个所述谐波电压相量差值，
Figure FDA0002501956750000023
为所述谐波电压波动中位数，
Figure FDA0002501956750000024
为所述谐波电压波动标准差；其中，1≤k＜n；
将所述谐波电流波动中位数和所述谐波电流波动标准差，代入
Figure FDA0002501956750000025
得到谐波电流波动校验量；其中，
Figure FDA0002501956750000026
为第k个所述谐波电流相量差值，
Figure FDA0002501956750000027
为所述谐波电流波动中位数，
Figure FDA0002501956750000028
为所述谐波电流波动标准差；
将所述谐波电压波动校验量和所述谐波电流波动校验量两者中的最大值，作为所述谐波波动校验量；
比较所述谐波波动校验量与所述预设阈值的大小关系。
5.如权利要求1所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值筛选出来；
根据筛选出的所述谐波电压相量差值与对应的所述谐波电流相量差值的比值，得到对应的谐波阻抗；
判断所述谐波阻抗的实部是否为负数，若为负数，则返回重新获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
若不为负数，则根据所述谐波阻抗以及对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到所述系统侧谐波电压的发射水平为
Figure FDA0002501956750000031
其中，
Figure FDA0002501956750000032
为所述系统侧谐波电压的发射水平，ZS为所述谐波阻抗，
Figure FDA0002501956750000033
为对应的所述谐波电压相量，
Figure FDA0002501956750000034
为对应的所述谐波电流相量；
根据公式
Figure FDA0002501956750000035
计算得到系统侧对应的谐波责任；其中，λs为所述系统侧对应的谐波责任，
Figure FDA0002501956750000036
为
Figure FDA0002501956750000037
对应的相角，
Figure FDA0002501956750000038
为
Figure FDA0002501956750000039
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算得到所述用户侧对应的谐波责任；其中，λc为所述用户侧对应的谐波责任。
6.如权利要求5所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程，具体包括：
将满足所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值条件对应的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量筛选出来；
根据筛选出来的所述谐波电压相量的实部和虚部和对应的所述谐波电流相量的实部和虚部，建立所述谐波电压电流回归方程；其中，所述谐波电压电流回归方程为y1＝β0+β1x1+β2x2和y2＝β3+β4x1+β5x2，y1和y2分别为所述谐波电压相量的实部和虚部，x1和x2分别为所述谐波电流相量的实部和虚部，β0、β1、β2、β3、β4和β5分别为对应的系数。
7.如权利要求6所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法，其特征在于，所述根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的谐波电压，并根据所述系统侧的谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任，具体包括：
根据所述谐波电压电流回归方程，得到所述系统侧的谐波电压；其中，所述系统侧的计算谐波电压的实部和虚部分别为β0和β3；
根据所述系统侧的谐波电压得到所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压；
根据公式
Figure FDA0002501956750000041
计算所述系统侧对应的谐波责任；其中，
Figure FDA0002501956750000042
为所述系统侧单独作用时所述公共节点的谐波电压，
Figure FDA0002501956750000043
为
Figure FDA0002501956750000044
对应的相角；
根据公式λc＝1-λs计算所述用户侧对应的谐波责任。
8.一种适应谐波不同波动情况的谐波责任计算装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于建立等值分析模型，在预设的分析时间段内获取公共节点处的谐波电压和谐波电流；
变换模块，用于将所述谐波电压和所述谐波电流进行傅里叶变换，得到目标频次下的n个谐波电压相量和n个谐波电流相量；其中，n≥1；
第一计算模块，用于根据所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，得到n-1个谐波电压相量差值和n-1个谐波电流相量差值；
第二计算模块，用于根据所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，得到谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差；
比较模块，用于根据所述谐波电压波动中位数、谐波电流波动中位数、谐波电压波动标准差和谐波电流波动标准差，计算谐波波动校验量，并比较其与预设阈值的大小关系；
第一谐波责任计算模块，用于若所述谐波波动校验量大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量差值和所述谐波电流相量差值，计算对应的谐波阻抗，并根据对应的谐波阻抗计算系统侧和用户侧对应的谐波责任；
回归模块，用于若所述谐波波动校验量不大于所述预设阈值，则根据满足该条件的所述谐波电压相量和所述谐波电流相量，建立谐波电压电流回归方程；
第二谐波责任计算模块，用于根据所述谐波电压电流回归方程，计算所述系统侧的计算谐波电压，并根据所述计算谐波电压计算所述系统侧和所述用户侧对应的谐波责任。
9.一种使用适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的适应谐波不同波动情况的谐波责任计算方法。
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