CN112748276A - 一种谐波发射水平的预估方法以及装置 - Google Patents

一种谐波发射水平的预估方法以及装置 Download PDF

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CN112748276A CN202011577212.8A CN202011577212A CN112748276A CN 112748276 A CN112748276 A CN 112748276A CN 202011577212 A CN202011577212 A CN 202011577212A CN 112748276 A CN112748276 A CN 112748276A
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Abstract

本公开提供了一种谐波发射水平的预估方法以及装置，谐波发射水平的预估方法包括：获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；基于统计方法确定用电设备的设备状态转移概率的初始参数；通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来用电设备的开启数量；根据预估得到的开启数量和谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。上述方法能够有效掌握未来时刻下用电设备的总开启数量，有效解决了用电设备的开启状态的不确定性导致的谐波发射水平难以准确预估的问题，提高了对总谐波电流的预估准确性，以为预设区域内分散的谐波源产生的谐波污染难以有效预估的问题提供解决方法。

Description

一种谐波发射水平的预估方法以及装置
技术领域
本公开属于谐波计算技术领域，尤其涉及一种谐波发射水平的预估方法以及装置。
背景技术
随着配电网中电力电子开关等非线性装置的大幅度增加，系统中的谐波源也随之增加，目前谐波源呈现高密度、分散化、全网化的特点，尽管单个非线性用电设备谐波发射量并不显著，但大量谐波叠加对电网产生的影响不容忽视。这其中，居民台区用电设备的开启状态的不确定性更加大了预估谐波发射水平的难度。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本公开提供了一种谐波发射水平的预估方法以及装置，以解决用电设备的开启状态的不确定性导致的谐波发射水平难以准确预估的问题。
根据本公开的第一方案，提供了一种谐波发射水平的预估方法，所述方法包括：
获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；
基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数；
通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量；
根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
根据本公开的第二方案，提供了一种谐波发射水平的预估装置，所述装置包括：
获取模块，其配置为获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；
计算模块，其配置为基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数；
通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量；
根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
与现有技术相比，本公开实施例的有益效果在于：本公开通过采用动态模拟方向预估未来时刻用电设备的开启数量，从而确定未来时刻下预设区域内所有用电设备的总谐波电流，上述方法能够有效掌握未来时刻下用电设备的总开启数量，有效解决了用电设备的开启状态的不确定性导致的谐波发射水平难以准确预估的问题，提高了对总谐波电流的预估准确性，以为预设区域内分散的谐波源产生的谐波污染难以有效预估的问题提供解决方法。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1为本公开实施例谐波发射水平的预估方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
本公开实施例提供了一种谐波发射水平的预估方法，如图1所示，所述方法包括步骤S101至步骤S104。
步骤S101：获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；
步骤S102：基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数。
步骤S103：通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量。
步骤S104：根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
具体地，本公开的预估方法可以应用于居民用电整体调控、管理的场景中，例如，上述预设区域可被划定为一居民区，在该居民区内有多个不同种类的用电设备，用电设备的种类可包括一般市电功率用电设备，例如照明类设备以及电视机和台式机等显示类设备，也可以包括特定市电功率用电设备，例如厨房用电设备、带电机拖动的用电设备、居民区变电设备等，上述用电设备在使用中均会产生谐波电流，从而加重电力网的谐波污染。
具体地，可将一天24时划分为多个时间段，例如早八点到早十点为一时间段，早十点到中午十二点为另一时间段，可根据预设区域内用电设备的开关规律确定上述时间段。继而，计算出每个时间段内不同时刻的设备状态转移概率，以采用动态模拟方法预估未来时刻预设区域内的用电设备的开启数量，从而对预设区域内的用电设备的总谐波电流进行精准预估。上述时间段内的不同时刻可理解为当该时间段为早八点到早十点时，其中八点十分为一时刻，八点二十分为另一时刻，以此类推，每个时间段内可依次设定多个时刻。
本公开通过采用动态模拟方向预估未来时刻用电设备的开启数量，从而确定未来时刻下预设区域内所有用电设备的总谐波电流，上述方法能够有效掌握未来时刻下用电设备的总开启数量，有效解决了用电设备的开启状态的不确定性导致的谐波发射水平难以准确预估的问题，提高了对总谐波电流的预估准确性，以为预设区域内分散的谐波源产生的谐波污染难以有效预估的问题提供解决方法。
在一些实施例中，所述获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流，包括：
根据每种所述用电设备的谐波电压的第一次测量值、谐波电流的第一次测量值、谐波电压的第二次测量值以及谐波电流的第二次测量值，计算得出用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流值。
具体地，可采用以下公式计算用电设备的等效谐波阻抗：
Figure BDA0002864667500000041
其中，
Figure BDA0002864667500000042
为用电设备的谐波电压的第一次测量值；
Figure BDA0002864667500000043
为用电设备的谐波电流的第一次测量值；
Figure BDA0002864667500000044
为用电设备的谐波电压的第二次测量值；
Figure BDA0002864667500000045
为用电设备的谐波电流的第二次测量值。
具体地，可采用以下公式计算用电设备的谐波电流源电流值：
Figure BDA0002864667500000046
其中，Zp,h为用电设备的等效谐波阻抗。
在一些实施例中，所述基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数，还包括步骤S201至步骤S202。
步骤S201：基于统计方法确定在一时间段内的初始时刻下，每种所述用电设备的开启数量达到预设开启数量的发生概率。
具体地，上述时间段可用d表示，d时段内的时刻可用t表示，其中，d＝0,1,2,…,23，t＝0,1,2,…,5，上述初始时刻指的是t＝0。上述在一时间段内的初始时刻下的所述发生概率可用
Figure BDA0002864667500000051
表达，其中i为预设开启数量。
步骤S202：根据所述发生概率，构建表征该种用电设备的设备状态转移概率分布的初始矩阵。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率分布的初始矩阵：
Figure BDA0002864667500000052
其中，M为预设区域内实现上述计算的目标用电设备的总数量。
在一些实施例中，所述动态模拟方法具体包括步骤S301至步骤S304。
步骤S301：计算在所述一时间段内的所述第一时刻的每种用电设备的设备状态转移概率的特征参数。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率的特征参数：
Figure BDA0002864667500000053
其中，
Figure BDA0002864667500000054
为d时段内时刻t到时刻t+1时段内第p种用电设备从开启数量i变化到开启数量j的次数；J为状态发生变化的用电设备的总数量。
步骤S302：根据所述发生概率、所述设备状态转移概率的特征参数和所述初始参数，计算得到在所述第一时刻下所述用电设备的设备状态转移概率分布的第一矩阵。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率分布的第一矩阵：
Figure BDA0002864667500000055
步骤S303：根据所述第一矩阵计算在该时间段内的第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵。上述第二时刻可用t+K表达，第二时刻即为未来将要发生的时刻。
具体地，可采用以下公式计算第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵：
Figure BDA0002864667500000061
其中，
Figure BDA0002864667500000062
Figure BDA0002864667500000063
是
Figure BDA0002864667500000064
的组成元素。
步骤S304：根据所述第二矩阵计算得到在第二时刻下所述用电设备的开启数量。
具体地，可采用以下公式计算在第二时刻下所述用电设备的开启数量：
Figure BDA0002864667500000065
其中，
Figure BDA0002864667500000066
为d时段内t+K时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵
Figure BDA0002864667500000067
的数学期望。
在一些实施例中，根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流(步骤S104)，包括：
基于所述谐波电流源电流值和预估得到的所述开启数量，计算得到在所述第二时刻下各种所述用电设备的谐波电流，并将各种用电设备的所述谐波电流叠加得到总谐波电流。
具体地，可采用以下公式计算所述用电设备的总谐波电流：
Figure BDA0002864667500000068
其中，h为谐波电流的次数；
Figure BDA0002864667500000069
为t+K时刻下第p种用电设备的h次谐波电流源电流值；
Figure BDA00028646675000000610
为t+K时刻下第p种用电设备的开启台数；R为每种用电设备的对应总台数，其中，预设区域内共有p种用电设备。
本公开实施例还提供了一种谐波发射水平的预估装置，所述装置包括获取模块和计算模块。获取模块配置为获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流。计算模块配置为基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数；通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量；根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
具体地，本实施例的预设区域和用电设备可以结合前文描述理解。
具体地，可将一天24时划分为多个时间段，例如早八点到早十点为一时间段，早十点到中午十二点为另一时间段，可根据预设区域内用电设备的开关规律确定上述时间段。继而，计算出每个时间段内不同时刻的设备状态转移概率，以采用动态模拟方法预估未来时刻预设区域内的用电设备的开启数量，从而对预设区域内的用电设备的总谐波电流进行精准预估。上述时间段内的不同时刻可理解为当该时间段为早八点到早十点时，其中八点十分为一时刻，八点二十分为另一时刻，以此类推，每个时间段内可依次设定多个时刻。
本公开通过采用动态模拟方向预估未来时刻用电设备的开启数量，从而确定未来时刻下预设区域内所有用电设备的总谐波电流，上述方法能够有效掌握未来时刻下用电设备的总开启数量，有效解决了用电设备的开启状态的不确定性导致的谐波发射水平难以准确预估的问题，提高了对总谐波电流的预估准确性，以为预设区域内分散的谐波源产生的谐波污染难以有效预估的问题提供解决方法。
在一些实施例中，所述获取模块，还配置为：
根据每种所述用电设备的谐波电压的第一次测量值、谐波电流的第一次测量值、谐波电压的第二次测量值以及谐波电流的第二次测量值，计算得出用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流值。
具体地，可采用以下公式计算用电设备的等效谐波阻抗：
Figure BDA0002864667500000071
其中，
Figure BDA0002864667500000081
为用电设备的谐波电压的第一次测量值；
Figure BDA0002864667500000082
为用电设备的谐波电流的第一次测量值；
Figure BDA0002864667500000083
为用电设备的谐波电压的第二次测量值；
Figure BDA0002864667500000084
为用电设备的谐波电流的第二次测量值。
具体地，可采用以下公式计算用电设备的谐波电流源电流值：
Figure BDA0002864667500000085
其中，Zp,h为用电设备的等效谐波阻抗。
在一些实施例中，所述计算模块，还配置为：
基于统计方法确定在一时间段内的初始时刻下，每种所述用电设备的开启数量达到预设开启数量的发生概率；
根据所述发生概率，构建表征该种用电设备的设备状态转移概率分布的初始矩阵。
具体地，上述时间段可用d表示，d时段内的时刻可用t表示，其中，d＝0,1,2,…,23，t＝0,1,2,…,5，上述初始时刻指的是t＝0。上述在一时间段内的初始时刻下的所述发生概率可用
Figure BDA0002864667500000086
表达，其中i为预设开启数量。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率分布的初始矩阵：
Figure BDA0002864667500000087
其中，M为预设区域内实现上述计算的目标用电设备的总数量。
在一些实施例中，所述动态模拟方法具体包括步骤S301至步骤S304。
步骤S301：计算在所述一时间段内的所述第一时刻的每种用电设备的设备状态转移概率的特征参数。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率的特征参数：
Figure BDA0002864667500000088
其中，
Figure BDA0002864667500000091
为d时段内时刻t到时刻t+1时段内第p种用电设备从开启数量i变化到开启数量j的次数；J为状态发生变化的用电设备的总数量。
步骤S302：根据所述发生概率、所述设备状态转移概率的特征参数和所述初始参数，计算得到在所述第一时刻下所述用电设备的设备状态转移概率分布的第一矩阵。
具体地，可采用以下公式计算设备状态转移概率分布的第一矩阵：
Figure BDA0002864667500000092
步骤S303：根据所述第一矩阵计算在该时间段内的第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵。上述第二时刻可用t+K表达。
具体地，可采用以下公式计算第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵：
Figure BDA0002864667500000093
其中，
Figure BDA0002864667500000094
Figure BDA0002864667500000095
是
Figure BDA0002864667500000096
的组成元素。
步骤S304：根据所述第二矩阵计算得到在第二时刻下所述用电设备的开启数量。
具体地，可采用以下公式计算在第二时刻下所述用电设备的开启数量：
Figure BDA0002864667500000097
其中，
Figure BDA0002864667500000098
为d时段内t+K时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵
Figure BDA0002864667500000099
的数学期望。
在一些实施例中，所述计算模块，还配置为：基于所述谐波电流源电流值和预估得到的所述开启数量，计算得到在所述第二时刻下各种所述用电设备的谐波电流，并将各种用电设备的所述谐波电流叠加得到总谐波电流。
具体地，可采用以下公式计算所述用电设备的总谐波电流：
Figure BDA0002864667500000101
其中，h为谐波电流的次数；
Figure BDA0002864667500000102
为t+K时刻下第p种用电设备的h次谐波电流源电流值；
Figure BDA0002864667500000103
为t+K时刻下第p种用电设备的开启台数；R为每种用电设备的对应总台数，其中，预设区域内共有p种用电设备。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。

Claims (10)

1.一种谐波发射水平的预估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；
基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数；
通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量；
根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
2.根据权利要求1所述的谐波发射水平的预估方法，其特征在于，所述获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流，包括：
根据每种所述用电设备的谐波电压的第一次测量值、谐波电流的第一次测量值、谐波电压的第二次测量值以及谐波电流的第二次测量值，计算得出用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流值。
3.根据权利要求2所述的谐波发射水平的预估方法，其特征在于，所述基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数，还包括：
基于统计方法确定在一时间段内的初始时刻下，每种所述用电设备的开启数量达到预设开启数量的发生概率；
根据所述发生概率，构建表征该种用电设备的设备状态转移概率分布的初始矩阵。
4.根据权利要求3所述的谐波发射水平的预估方法，其特征在于，所述动态模拟方法具体包括：
计算在所述一时间段内的所述第一时刻的每种用电设备的设备状态转移概率的特征参数；
根据所述发生概率、所述设备状态转移概率的特征参数和所述初始参数，计算得到在所述第一时刻下所述用电设备的设备状态转移概率分布的第一矩阵；
根据所述第一矩阵计算在该时间段内的第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵；
根据所述第二矩阵计算得到在第二时刻下所述用电设备的开启数量。
5.根据权利要求4所述的谐波发射水平的预估方法，其特征在于，根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流，包括：
基于所述谐波电流源电流值和预估得到的所述开启数量，计算得到在所述第二时刻下各种所述用电设备的谐波电流，并将各种用电设备的所述谐波电流叠加得到总谐波电流。
6.一种谐波发射水平的预估装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，其配置为获取预设区域内的用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流；
计算模块，其配置为基于统计方法确定所述用电设备的设备状态转移概率的初始参数；
通过对第一时刻下的设备状态转移概率采用动态模拟方法预估未来所述用电设备的开启数量；
根据预估得到的所述开启数量和所述谐波电流源电流计算得到所有用电设备的总谐波电流。
7.根据权利要求6所述的谐波发射水平的预估装置，其特征在于，所述获取模块，还配置为：
根据每种所述用电设备的谐波电压的第一次测量值、谐波电流的第一次测量值、谐波电压的第二次测量值以及谐波电流的第二次测量值，计算得出用电设备的等效谐波阻抗和谐波电流源电流值。
8.根据权利要求7所述的谐波发射水平的预估装置，其特征在于，所述计算模块，还配置为：
基于统计方法确定在一时间段内的初始时刻下，每种所述用电设备的开启数量达到预设开启数量的发生概率；
根据所述发生概率，构建表征该种用电设备的设备状态转移概率分布的初始矩阵。
9.根据权利要求8所述的谐波发射水平的预估装置，其特征在于，所述动态模拟方法具体包括：
计算在所述一时间段内的所述第一时刻的每种用电设备的设备状态转移概率的特征参数；
根据所述发生概率、所述设备状态转移概率的特征参数和所述初始参数，计算得到在所述第一时刻下所述用电设备的设备状态转移概率分布的第一矩阵；
根据所述第一矩阵计算在该时间段内的第二时刻下的设备状态转移概率分布的第二矩阵；
根据所述第二矩阵计算得到在第二时刻下所述用电设备的开启数量。
10.根据权利要求9所述的谐波发射水平的预估装置，其特征在于，所述计算模块，还配置为：
基于所述谐波电流源电流值和预估得到的所述开启数量，计算得到在所述第二时刻下各种所述用电设备的谐波电流，并将各种用电设备的所述谐波电流叠加得到总谐波电流。
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