CN117236744A - 一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法。该方法主要通过多谐波源接入配电网时产生的谐波电压波动、网损及用户谐波耐受程度等指标综合评估谐波对配电网的综合影响程度，并采用层次分析法与熵权评价法结合的方案对各谐波源接入所引起的谐波影响进行量化分析，最终得出一个量化的具体数值用以表示谐波源对配电网全局的影响程度，以便比较多谐波源接入配电网后的具体影响，为研判谐波源责任提供辅助。

Description

一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法

技术领域

本发明涉及谐波责任划分领域，具体涉及一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法。

背景技术

自进入21世纪以来，随着电力电子设备及器件的发展，大量非线性元件在电网中广泛应用，尤其是以光伏和风能为代表的分布式系统接入配电网，在带来清洁能源的同时，也带来一系列谐波问题。此外，在谐波的监管和治理过程中也时常因为谐波责任评估不当而产生争端，成为“电能商品化”的重大阻碍，为此，国际上提出了一种“奖惩性方案”,一方面对积极治理谐波的用户进行经济补偿，另一方面对产生过量谐波的用户进行相应的经济惩罚。该方案体现了电力系统和电力用户对电网电能质量共同承担的责任。但此方案得以执行的前提则是谐波责任的准确划分。

目前，国内外学者在谐波责任划分方面所作出的相关研究大多是以谐波电压责任评估指标为基底，估算谐波阻抗和背景谐波电压展开的。但近年来电网结构逐渐复杂，大量分布式电源接入电网带来许多新的谐波问题，而谐波电压责任评估指标难以反映上述的情况。基于此国内外学者提出众多用于衡量谐波责任的指标，包括临界阻抗判定法、非有功功率判定法、畸变功率指标、谐波功率分解指标、非线性电流比指标和基于叠加投影原理的责任评估指标等。其中基于叠加投影原理的责任评估指标是最为常用的责任划分指标，该指标通过量化公共连接点处的谐波贡献度来量化责任，但其在应用时也存在缺陷。特殊情况下分责不合理与在进行谐波电压与谐波电流责任计算时评估结果存在差异，甚至会出现主谐波判定结果相反的情况。

而关于国内外学者在电能质量评估领域方面所做出的研究主要有模糊理论、加权计算、人工神经网络等方法，并且这些方法并不单独应用，经常会存在交叉应用的时刻。如将模糊理论与电能质量评估方法结合，建立了多指标模糊模型，将技术性指标和服务性指标纳入考量范围，对电能质量进行整体评估。或者通过层次分析法将造成电能质量问题的影响因素提取、分类、划分权重并生成一个综合性指标以评价分布式系统的电能质量。也存在通过建立深度置信网络的电能质量评估模型，对电能质量指标进行分类与标准化，最终建立训练集实现对电能质量的评估。

无论单谐波源还是多谐波源责任划分研究都是利用谐波电压与谐波电流的实测数据进行谐波阻抗的计算，从而划分谐波责任，但该方法无法区分没有放置监测装置的节点的谐波责任。且以上研究多是考虑单一关注母线上的谐波责任，很少考虑到针对整个配电网进行的谐波责任划分。且对于电能质量评估体系来说大多模型使用场景有限，学习成本较大，计算复杂度较高，缺少对某一特殊场景快速及时评估的方法，且评估过程中科学地将主客观相结合也较为困难。

因此需要研究多谐波源接入的谐波影响评估和针对特殊场景能及时应用转换评估方法且兼具主观与客观相统一的电能质量评估模型，从而对配电网责任划分提出另一种角度的辅助判断。

发明内容

本发明的目的在于研究考虑多谐波源影响下的谐波影响评估模型，提供一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，将用户谐波耐受程度，网损等因素考虑在内，结合谐波潮流计算结果与配电网谐波兼容水平，对多谐波源接入配电网所造成的影响给出综合评价指标以辅助谐波责任划分判断。首先将评估模型所需的指标进行提取，所需提取的指标一共有三个，分别为谐波电压波动数据、网损数据、以及电能质量兼容度数据。接着利用这些指标数据分析多谐波源接入对配电网整体的影响程度。并采用层次分析法与熵权评价法结合的方案对各谐波源接入所引起的谐波影响进行量化分析，最终得出一个量化的具体数值用以表示谐波源对配电网全局的影响程度，以便比较多谐波源接入配电网后的具体影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，包括：

评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取；

评估模型电能质量兼容度指标提取；

利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据。

在本发明一实施例中，所述评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取具体实现方式如下：

在数学层面上潮流计算问题是一组多元非线性方程组求解问题，因此采用牛顿拉夫逊法进行求解，将非线性方程组f(x)＝0在某个待求量x的初始数值附近估计值x0处附近进行泰勒展开，在展开项中忽略二阶及二阶以上的高次项，化简并列出相应的方程则可得到一组由原非线性方程组线性化后的方程组，这类方程组一般成为修正方程组，简写为：

Δf＝JΔx (1)

式中Δx为变量修正值J为雅可比矩阵；Δf为修正量。

将牛顿拉夫逊法应用于求解电力系统潮流功率方程中，求得：

式中S_i为节点功率；U_i为节点电压幅值；δ为节点电压相角；G、B为线路导纳，下标i、j分别表示第i个节点，第j个节点；

将系统给定的实际功率带入潮流计算方程，有功功率和无功功率方程分开表达则可得到有功和无功的不平衡方程如下：

式中ΔP_i、ΔQ_i分别为有功功率与无功功率的增量，P_iS、Q_iS为系统给定的实际功率，δ_ij为δ_i-δ_j；

依照牛顿拉夫逊法的计算原理得出谐波电压波动指标与网损指标的计算过程如下：

(1)输入配电网基础数据，包括：①节点个数与类型、功率、电压电流值；②支路数据、阻抗、变压器变比；③约束条件；

(2)计算配电网节点导纳矩阵Y；

(3)设定PQ节点电压幅值初值，PV节点和PQ节点电压相角初值；

(4)根据牛顿拉夫逊法计算基波潮流数据：通过式(3)求出ΔP_i和ΔQ_i，并以此求出雅可比矩阵J的参数；

(5)通过迭代得出各节点和母线的电压电流数据及其有功功率与无功功率；

(6)计算配电网谐波阻抗矩阵Y_h；

(7)通过基波潮流数据结合谐波阻抗矩阵Y_h得出谐波电流和谐波电压幅值，以及各支路的谐波有功功率和无功功率；

(8)将各支路的谐波有功功率和无功功率叠加在原本各母线有功功率和无功功率上，并以此为基础进行牛顿拉夫逊法潮流计算；

(9)执行(4)-(5)得到第二次各母线的电压电流与功率数据；判断两次母线的功率误差是否满足功率误差精度，不满足则重复执行(7)-(9)直至满足功率误差为止；

(10)在满足功率误差精度后，得到最终的各节点和支路电压电流数据和谐波电压波动量和功率增量。

在本发明一实施例中，所述评估模型电能质量兼容度指标提取的具体实现方式如下：

定义电能质量兼容度L，作为衡量设备在标准工况下的兼容能力，也即设备耐受能力的一个指标；兼容度指标选择各次谐波电压含有率HRU_h和总电压谐波畸变率THD_U，选取各自周10min方均根值作为兼容指标值，其计算公式如下：

式中，N大于100，下标rms为均方根值，下标k为采样点的瞬时值；

对一周谐波电压的数据进行从小到大排序，选取排序在95％的值，将一周监测的1000个数据从小到大排序，将排序最大的50个数值排除，选取剩余数据最大的数值作为这一周时间内的CP95值，分别表示为HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，其计算公式如下：

式中，f(X)为周10min值构成的密度分布函数。

将实测得到的兼容指标值即HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，进行归一化整理，之后取最大值作为最后得到的电能质量兼容度L，其计算公式如下：

式中与I_{H_THD}为计算得出的标准兼容值。

电能质量兼容度计算过程如下：

(1)首先得到监测地点的电压和电流的监测数据并加以整理，分析得到各次谐波的数据；

(2)基于式(4)、式(5)得到各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率；

(3)对计算得到的各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率进行筛选排序，取95％最大值作为各次谐波的CP95值；

(4)对CP95值结合谐波限值进行归一化处理并取最大值得出电能质量兼容度。

在本发明一实施例中，所述利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据的具体实现方式如下：

(1)基于评估模型谐波电压波动指标、网损指标、电能质量兼容度指标，构造评价矩阵R；假设由m个评价方案，n个评价指标所构成的评价矩阵为R＝(r_ij)；

(2)对评价矩阵R进行标准化处理的到R’；标准化处理方式如下：

①若评价指标j为正指标，则进行如下处理：

②若评价指标j为负指标，则进行如下处理：

(3)计算第j个指标的信息熵，信息熵的公式如下：

式中其中p_ij表示第j项指标下第i个样本所占的比重。

(4)通过第j个指标的信息熵计算信息有效值；

d_j＝1-E_j (14)

(5)计算第j个指标的熵权σ_j；

(6)将APH法所求得的初始权重W与熵权法得到的指标权重σ_j进行组合计算，得出最终指标权重w；

w_j＝ρW_j+(1-ρ)σ_j (16)

式中ρ为分辨系数，其表示当前决策者对两种赋权法的偏好度，0<ρ<1。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法，将用户谐波耐受程度，网损等因素考虑在内，结合谐波潮流计算结果与配电网谐波兼容水平，对多谐波源接入配电网所造成的影响给出综合评价指标以辅助谐波责任划分判断。首先将评估模型所需的指标进行提取，所需提取的指标一共有三个，分别为谐波电压波动数据、网损数据、以及电能质量兼容度数据。接着利用这些指标数据分析多谐波源接入对配电网整体的影响程度。并采用层次分析法与熵权评价法结合的方案对各谐波源接入所引起的谐波影响进行量化分析，最终得出一个量化的具体数值用以表示谐波源对配电网全局的影响程度，以便比较多谐波源接入配电网后的具体影响。

附图说明

图1为本发明谐波影响评估模型流程图。

图2为网络架构图。

图3为HL1谐波源引起的谐波电压波动图。

图4为HL2谐波源引起的谐波电压波动图。

图5为HL3谐波源引起的谐波电压波动图。

图6为谐波源引起的网损图。

图7为多谐波源接入引起的电能质量兼容度对比图。

图8为AHP法评价结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，包括：

评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取；

评估模型电能质量兼容度指标提取；

利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据。

以下为本发明具体实现过程。

如图1所示，本发明一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，首先将评估模型所需的指标进行提取，所需提取的指标一共有三个，分别为谐波电压波动数据、网损数据、以及电能质量兼容度数据。接着利用这些指标数据分析多谐波源接入对配电网整体的影响程度。并采用层次分析法与熵权评价法结合的方案对各谐波源接入所引起的谐波影响进行量化分析，最终得出一个量化的具体数值用以表示谐波源对配电网全局的影响程度，以便比较多谐波源接入配电网后的具体影响。

一、评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取

谐波潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算，在数学层面上潮流计算问题是一组多元非线性方程组求解问题。牛顿拉夫逊法是在数学上求解线性方程组的有校方法，其主要原理是将非线性方程组化为对应的线性方程组，然后对线性方程组求解。实际求解的过程为将非线性方程组(f(x)＝0)在某个待求量x的初始数值附近估计值x0处附近进行泰勒展开，在展开项中忽略二阶及二阶以上的高次项，化简并列出相应的方程则可得到一组由原非线性方程组线性化后的方程组，这类方程组一般成为修正方程组。该修正方程组简写为：

Δf＝JΔx (1)

将牛拉法应用于求解电力系统潮流功率方程中一般可直接使用，可求得：

将系统给定的实际功率带入潮流计算方程，有功功率和无功功率方程分开表达则可得到有功和无功的不平衡方程如下：

依照牛拉法的计算原理可以得出谐波电压波动指标与网损指标的计算过程如下：

(1)输入配电网基础数据，包括如下数据①节点个数与类型、功率、电压电流值等②支路数据、阻抗、变压器变比等③约束条件；

(2)计算配电网节点导纳矩阵Y；

(3)设定PQ节点电压幅值初值、PV和PQ节点电压相角初值；

(4)根据牛拉法计算基波潮流数据。将节点数据带入式(3)，求出ΔP_i和ΔQ_i，并以此求出雅可比矩阵J的参数；

(5)通过迭代得出各节点和母线的电压电流数据及其有功功率与无功功率。

(6)计算配电网谐波阻抗矩阵Y_h；

(7)通过基波数据结合谐波阻抗矩阵Y_h得出谐波电流和谐波电压幅值，以及各支路的谐波有功功率和无功功率。

(8)将各支路的谐波有功功率和无功功率叠加在原本各母线有功功率和无功功率上，并以此为基础进行牛拉法潮流计算。

(9)执行(4)-(5)得到第二次各母线的电压电流与功率数据。判断两次母线的功率误差是否满足功率误差精度，不满足则重复执行(7)-(9)直至满足功率误差为止。

(10)在满足功率误差精度后，得到最终的各节点和支路电压电流数据和谐波电压波动量和功率增量。

二、评估模型电能质量兼容度指标提取

本文定义了电能质量兼容度L，作为衡量设备在标准工况下的兼容能力，也即设备耐受能力的一个指标。

由于本次研究内容以谐波为主，因此以下主要分析在谐波角度所选取的时间组合。在供电系统中容易受到谐波干扰的设备有两类。一类是电缆线路、变压器、电机等设备，这些设备的长期热效应于它的发热时间有关。电缆线路的发热时间常数一般是8-10分钟，电机的发热时间常数一般是10分钟-1小时，当谐波到达一定值并维持10分钟以上，将导致设备升温至设备临界值从而影响设备的使用寿命。另一类是电力电子敏感器件，该类器件一般对持续时间小于3秒的谐波较为敏感，常因谐波导致设备不能正常工作。因此大部分标准采用的时间组合一般为3秒和10分钟，其中10分钟主要反映了传统电气元件设备的影响，本文也主要采用10分钟时间组合。

由上述分析，兼容指标选择各次谐波电压含有率HRU_h和总电压谐波畸变率THD_U。选取各自周10min方均根值作为兼容指标值。其计算公式如下：

式中，N一般大于100，若采用的是10/12周期的标准窗时间测量则N≈3000。

由之前的分析，谐波电压的特征分布一般需要至少一周时间，因此对一周数据进行从小到大排序，选取排序在95％的值，将一周监测的1000个数据从小到大排序，将排序最大的50个数值排除，选取剩余数据最大的数值作为这一周时间内的CP95值。该指标分别表示为HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，其计算公式如下：

上述兼容指标的优势是可以更方便直观的与标准规范中的谐波限值进行比对。将实测得到的兼容指标值即HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，进行归一化整理，之后取最大值作为最后得到的电能质量兼容度L，其计算公式如下：

进行归一化处理的原因是为标准规定和规范下的限值水平是为保证供电系统和用户设备之间的电磁兼容性，那么与I_{H_THD}指标值进行归一化处理可表明单项或同类质量的多项指标可能对设备造成的影响程度。因为指标值在规定限值范围内的相对值越小，说明用户设备在电能质量问题下基本能正常运行状态，当指标值在规定限值范围内的相对值越大，说明用户设备在电能质量问题下能正常运行的概率越小，出现问题的可能性越大。而根据短板效应，取这些指标中的最大值作为电能质量兼容度L。

电能质量兼容度计算过程如下：

(1)首先需要得到监测地点的电压和电流的监测数据并加以整理，通过傅里叶分析等方法得到各次谐波的数据；

(2)基于式(4)、式(5)得到各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率。

(3)对计算得到的各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率进行筛选排序，取95％最大值作为各次谐波的CP95值。

(4)对CP95值结合国家标准和规范中的谐波限值进行归一化处理并取最大值得出电能质量兼容度。

三、利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据

由于熵权法的使用范围广，且计算结果不含主观因素影响并具备一定的精确度，在与AHP法组合赋权时能更好的发挥自身客观性强的优点，给予AHP法所求得的初始权重以较好的修正特性。因此本文所选取的组合赋权法为AHP-熵权组合赋权法。先利用熵权法求出修正系数后，对AHP法求得的初始权重量进行系数修正并求出最终的各指标权重量。

具体计算过程如下：

(1)确定评价对象，建立评价指标体系，构造评价矩阵R。假设由m个评价方案，n个评价指标所构成的评价矩阵为R＝(r_ij)，

(2)对评价矩阵R进行标准化处理的到R’。标准化处理方式如下：

①若评价指标j为正指标，则进行如下处理：

②若评价指标j为负指标，则进行如下处理：

(3)计算第j个指标的信息熵，信息熵的公式如下：

(4)通过第j个指标的信息熵计算信息有效值；

d_j＝1-E_j (14)

(5)计算第j个指标的熵权σ_j；

(6)将APH法所求得的初始权重W与熵权法得到的指标权重σ_j进行组合计算，得出最终指标权重w；

w_j＝ρW_j+(1-ρ)σ_j (17)

式中ρ为分辨系数，其表示当前决策者对两种赋权法的偏好度，通常情况下0<ρ<1。

四、评估模型流程

(1)以配电网架构作为基础，进行相应的仿真框架构筑，配置对应导纳矩阵与谐波导纳矩阵。以ieee14节点作为网络框架。

(2)确定谐波源位置与相关信息，选定所需的指标要求，在本章中此处指代谐波电压波动程度、电网网损以及电能质量兼容度。指标选取的要求可以依据当前配电网中经常出现问题的电能质量指标，以及配电网运营较为侧重的电能质量指标。由于本文所使用的是仿真模型，不以实际运行的配电网作为实验数据，因此本文所选取的指标为较为通用的指标，即谐波电压波动指标、电网网损指标、电能质量兼容度指标。

(3)进行谐波电压波动计算、电网网损计算与电能质量兼容度计算。①谐波电压波动计算依据第二章内容的改进牛顿-拉夫逊法进行谐波潮流计算，由改进的牛顿-拉夫逊法所计算出的母线电压电流数据，结合谐波电流源的输出特性，根据谐波导纳矩阵推出谐波电压波动数据。②电网网损即指电网中电阻电导的有功功率损耗，可依据改进的牛顿-拉夫逊法进行潮流计算后，提取计算结果中的母线电压电流数据，结合配电网自身谐波导纳矩阵计算得到各谐波源接入后造成的网损数据。③电能质量兼容度可依据谐波源接入后的监测数据，结合合适的监测时间段选择，进行兼容指标计算从而得到电能质量兼容度。

(4)将各指标数据进行汇总整理，依照AHP评价法构造评价矩阵，根据专家意见将三个指标的重要等级依次排序，结合指标数据划分各指标初始权重等级，最后按熵权法结合各指标具备的信息熵数据，对各指标等级进行权重修改，并得出最终权重。

(5)依据AHP-熵权评价法得出AHP法的目标问题即对配电网影响程度最严重的谐波源，量化各谐波源对配电网的谐波影响程度。

五、实现实例

本算例采用ieee14网络节点架构，数据以ieee14节点潮流计算模型为基准，采用标幺值计算，网络结构如图2所示，在母线9、13、14处分别接入谐波源HL1、HL2、HL3。

谐波源采用恒流源模型模拟谐波发射特性，表1为各谐波源接入配电网后的主要参数。

表1谐波源参数表

依照潮流计算，结合该网络结构的谐波导纳矩阵，由此可得出评价指标之一的HL1、HL2、HL3谐波源所引起的谐波电压波动，如图3、图4、图5所示。

由图3可看出对于谐波源HL1而言，由于9次谐波的谐波电流含有率所占值较高，其引起的谐波电压波动相较于5次、7次谐波也偏高，谐波源HL1的接入母线为9号，但在其他母线上同样引起了谐波电压的波动，且由于1、2号母线处存在发电机设备，其谐波电压波动量相较于其他母线更高一些。

由图4、图5可得出谐波源HL2、HL3的分析与HL1基本一致。此外谐波源HL1的总谐波电压波动为4.92，谐波源HL2的总谐波电压波动为6.52，谐波源HL3的总谐波电压波动为4.23。

关于网损指标，按照谐波潮流计算方法，其结果如图6所示。

通过对网损指标图的分析可知：因谐波源接入而导致的供电系统网损在母线1、2、3、4、8、9上表现明显，且谐波源HL3导致的网损相较于HL1、HL2偏小。谐波源HL1所导致的总网损为0.53，谐波源HL2所导致的总网损为0.68，谐波源HL3所导致的总网损为0.27。

而另一指标电能质量兼容度的获取，第三章中介绍了单一谐波源HL1接入后三个设备对于谐波源所引起的环境变化的兼容能力，也即设备的电能质量兼容度。此处采用第三章算例的方法介绍另外两个谐波源HL2、HL3接入后的电能质量兼容度。其中算例一位于7号母线下，算例二位于9号母线下，算例三位于11号母线下。仅考虑其电能质量兼容性，忽略其设备对该电力系统网络架构的影响。

从图7中可得知7号母线下的设备为较敏感设备，其对三个谐波源接入后导致的环境变化接受程度较弱，也可以理解为三个谐波源对该设备正常运行产生了较大的影响。9号母线下的设备其兼容能力较强，仅谐波源HL2的接入会对其产生轻微影响。11号母线下的设备则对谐波源HL1、HL3的接入有较强不适。

将以上三个指标应用AHP法可得如图8评价结构。

依据主观经验划分指标等级，不同配电网的指标等级划分不同，此处假设本仿真电网中其日常运行中谐波电压波动指标较为严重，配电网下设备运行状态偶尔会出现异常情况，配电网网损指标常年处于安全区域。人为将谐波电压波动定为稍微重要于电能质量兼容度，且比较重要于网损；电能质量兼容度稍微重要于网损，并以此构造相应判断矩阵如表2。

表2判断矩阵表

依照判断矩阵进一步构造层次间排序，具体结果如表3：

表3方案层判断矩阵结果表

依据方案层判断矩阵的结果，最终可以得出基于AHP法而得到的主观权重为HL1对配电网整体影响所占比重为0.253，HL2对配电网整体影响所占比重为0.485，HL3对配电网整体影响所占比重为0.262。

而依照熵权法权重分配的结果如表4，此处以谐波电压波动指标为例。

表4熵权法结果表

将主观AHP法与客观熵权法相结合，可得出针对指标谐波电压波动而言的最终权重量为HL1对配电网整体影响所占比重为0.298，HL2对配电网整体影响所占比重为0.475，HL3对配电网整体影响所占比重为0.227。以此类推可得各指标的熵权权重量如表5。

表5各指标熵权权重量表

依据各指标熵权权重表可得出HL1对配电网整体影响所占比重为0.324，HL2对配电网整体影响所占比重为0.233，HL3对对配电网整体影响所占比重为0.443。可得各指标的最终权重如表6。

表6各指标最终权重量表

通过表6可知按AHP-熵权评价法谐波源HL2对配电网系统影响最大，其次为谐波源HL3，最后为谐波源HL1。谐波源HL2应对配电网负主要谐波责任，在“奖惩制度”中应负首要责任。且可以看出应用AHP-熵权评价法所得出来的最终权重量次序与只应用AHP法所计算得出的权重量次序相同，仅在数值上存在差距，本文所提的AHP-熵权评价法的优点具体表现在谐波源HL2作为两者计算结果中对配电网系统影响最大的谐波源，通过结合熵权法客观数据计算得出的权重量，削减了其权重数值，而谐波源HL1与谐波源HL3在AHP法计算中两者权重相当，通过熵权法对客观数据的利用也将谐波源HL1与谐波源HL3的权重值做出区分，谐波源HL3的最终权重量明显高于谐波源HL1。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，包括：

评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取；

评估模型电能质量兼容度指标提取；

利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据。

2.根据权利要求1所述的一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，所述评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取具体实现方式如下：

在数学层面上潮流计算问题是一组多元非线性方程组求解问题，因此采用牛顿拉夫逊法进行求解，将非线性方程组f(x)＝0在某个待求量x的初始数值附近估计值x0处附近进行泰勒展开，在展开项中忽略二阶及二阶以上的高次项，化简并列出相应的方程则可得到一组由原非线性方程组线性化后的方程组，这类方程组一般成为修正方程组，简写为：

Δf＝JΔx (1)

式中Δx为变量修正值；J为雅可比矩阵；Δf为修正量；

将牛顿拉夫逊法应用于求解电力系统潮流功率方程中，求得：

式中S_i为节点功率；U_i为节点电压幅值；δ为节点电压相角；G、B为线路导纳，下标i、j分别表示第i个节点，第j个节点；

将系统给定的实际功率带入潮流计算方程，有功功率和无功功率方程分开表达则可得到有功和无功的不平衡方程如下：

式中ΔP_i、ΔQ_i分别为有功功率与无功功率的增量，P_iS、Q_iS为系统给定的实际功率，δ_ij为δ_i-δ_j；

依照牛顿拉夫逊法的计算原理得出谐波电压波动指标与网损指标的计算过程如下：

(1)输入配电网基础数据，包括：①节点个数与类型、功率、电压电流值；②支路数据、阻抗、变压器变比；③约束条件；

(2)计算配电网节点导纳矩阵Y；

(3)设定PQ节点电压幅值初值，PV节点和PQ节点电压相角初值；

(4)根据牛顿拉夫逊法计算基波潮流数据：通过式(3)求出ΔP_i和ΔQ_i，并以此求出雅可比矩阵J的参数；

(5)通过迭代得出各节点和母线的电压电流数据及其有功功率与无功功率；

(6)计算配电网谐波阻抗矩阵Y_h；

(7)通过基波潮流数据结合谐波阻抗矩阵Y_h得出谐波电流和谐波电压幅值，以及各支路的谐波有功功率和无功功率；

(8)将各支路的谐波有功功率和无功功率叠加在原本各母线有功功率和无功功率上，并以此为基础进行牛顿拉夫逊法潮流计算；

(9)执行(4)-(5)得到第二次各母线的电压电流与功率数据；判断两次母线的功率误差是否满足功率误差精度，不满足则重复执行(7)-(9)直至满足功率误差为止；

(10)在满足功率误差精度后，得到最终的各节点和支路电压电流数据和谐波电压波动量和功率增量。

3.根据权利要求1所述的一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，所述评估模型电能质量兼容度指标提取的具体实现方式如下：

定义电能质量兼容度L，作为衡量设备在标准工况下的兼容能力，也即设备耐受能力的一个指标；兼容度指标选择各次谐波电压含有率HRU_h和总电压谐波畸变率THD_U，选取各自周10min方均根值作为兼容指标值，其计算公式如下：

式中，N大于100，下标rms为均方根值，下标k为采样点的瞬时值；

对一周谐波电压的数据进行从小到大排序，选取排序在95％的值，将一周监测的1000个数据从小到大排序，将排序最大的50个数值排除，选取剩余数据最大的数值作为这一周时间内的CP95值，分别表示为HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，其计算公式如下：

式中，f(X)为周10min值构成的密度分布函数；

将实测得到的兼容指标值即HRU_h.rms.CP95和THD_Uh.rms.CP95，进行归一化整理，之后取最大值作为最后得到的电能质量兼容度L，其计算公式如下：

式中与I_{H_THD}为计算得出的标准兼容值；

电能质量兼容度计算过程如下：

(1)首先得到监测地点的电压和电流的监测数据并加以整理，分析得到各次谐波的数据；

(2)基于式(4)、式(5)得到各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率；

(3)对计算得到的各次谐波电压含有率和总电压谐波畸变率进行筛选排序，取95％最大值作为各次谐波的CP95值；

(4)对CP95值结合谐波限值进行归一化处理并取最大值得出电能质量兼容度。

4.根据权利要求1所述的一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，所述利用AHP-熵权评价法综合评估指标数据的具体实现方式如下：

(1)基于评估模型谐波电压波动指标、网损指标、电能质量兼容度指标，构造评价矩阵R；假设由m个评价方案，n个评价指标所构成的评价矩阵为R＝(r_ij)；

(2)对评价矩阵R进行标准化处理的到R’；标准化处理方式如下：

①若评价指标j为正指标，则进行如下处理：

②若评价指标j为负指标，则进行如下处理：

(3)计算第j个指标的信息熵，信息熵的公式如下：

式中其中p_ij表示第j项指标下第i个样本所占的比重；

(4)通过第j个指标的信息熵计算信息有效值；

d_j＝1-E_j (14)

(5)计算第j个指标的熵权σ_j；

(6)将APH法所求得的初始权重W与熵权法得到的指标权重σ_j进行组合计算，得出最终指标权重w；

w_j＝ρW_j+(1-ρ)σ_j (16)

式中ρ为分辨系数，其表示当前决策者对两种赋权法的偏好度，0<ρ<1。