一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及諧波阻抗計(jì)算方法設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)諧波阻抗對(duì)電力系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估及接入新電力設(shè)備的設(shè)計(jì)十分重要，在電 力系統(tǒng)建模、仿真以及線路保護(hù)等電力裝置的配置中起著不可或缺的作用。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi) 外電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成的，具有非線性特性的用電設(shè)備廣泛應(yīng) 用于冶金、鋼鐵、交通、化工等需求領(lǐng)域，如電解裝置、電氣機(jī)車(chē)、乳制機(jī)械、高頻爐等，導(dǎo)致 電力系統(tǒng)中諧波問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)諧波相關(guān)問(wèn)題，如諧波潮流計(jì)算、諧波責(zé)任劃分、諧波發(fā) 射水平、諧波源識(shí)別等的研究一直是電力行業(yè)關(guān)注的問(wèn)題。而系統(tǒng)諧波阻抗的準(zhǔn)確測(cè)量是 研究諧波相關(guān)問(wèn)題基礎(chǔ)。
[0003] 目前，諧波阻抗測(cè)量估計(jì)方法主要分為"干預(yù)式"和"非干預(yù)式"兩大類。"干預(yù)式" 方法主要是通過(guò)人為方式產(chǎn)生擾動(dòng)，如向系統(tǒng)注入諧波電流或是間諧波電流，或是通過(guò)開(kāi) 斷系統(tǒng)某一支路來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)側(cè)諧波阻抗的測(cè)量。這種擾動(dòng)可能會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生 不利的影響，因此該類方法不能得到廣泛應(yīng)用。"非干預(yù)式"方法則是利用系統(tǒng)或諧波源負(fù) 荷本身的擾動(dòng)，通過(guò)可測(cè)量參數(shù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，不會(huì)影響到系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因而 成為當(dāng)前相關(guān)課題研究的主流方法。典型的"非干預(yù)式"方法有波動(dòng)量法和線性回歸法。線 性回歸法在諧波發(fā)射水平評(píng)估方面占有重要地位，是"非干預(yù)式"方法的核心。傳統(tǒng)的線性 回歸方法包括二元回歸法、穩(wěn)健回歸法和偏最小二乘法，這些方法均沒(méi)有數(shù)據(jù)的預(yù)處理過(guò) 程，其本質(zhì)都是將相量實(shí)部、虛部分割開(kāi)來(lái)，在實(shí)數(shù)域內(nèi)利用最小二乘法分別進(jìn)行回歸系數(shù) 的求解。這種處理方法忽視了相量是作為一個(gè)有特定物理意義的整體而存在的，其求解過(guò) 程并不是實(shí)部、虛部結(jié)果的簡(jiǎn)單相加和組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的： 一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法，包括下列步驟： 步驟1 :采集公共連接點(diǎn)的母線電壓瞬時(shí)值和用戶注入系統(tǒng)的電流瞬時(shí)值，通過(guò)傅里 葉變換得到諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列，并建立諧波電壓和諧波電流相量的復(fù)回歸 方程； 步驟2 :對(duì)步驟1得到的諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步篩選，排除異常 點(diǎn)對(duì)回歸系數(shù)的影響； 步驟3 :在初步篩選基礎(chǔ)上，求解系統(tǒng)諧波阻抗回歸系數(shù)；求出最優(yōu)的賦權(quán)回歸系數(shù)， 并得到諧波阻抗的值。
[0006] 進(jìn)一步的，對(duì)步驟1得到的諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行 初步篩選，所述初步篩選采用基于相對(duì)復(fù)殘差排序的方法，定義復(fù)殘差列向量
沒(méi)有經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程回歸 參數(shù)的估計(jì)值，Y為諧波電壓相量數(shù)據(jù)序列組成的列向量，X為諧波電流相量數(shù)據(jù)序列組成 的增廣矩陣，f5*為X的共軛轉(zhuǎn)置矩陣
e]為第i 個(gè)復(fù)殘差值，Y.,為第i個(gè)諧波電壓相量，η為列向量的個(gè)數(shù)；將e"由小到大排序，得到相對(duì) 復(fù)殘差序列{e"}，刪除處于尾部5%相對(duì)復(fù)參差所對(duì)應(yīng)的諧波電壓和諧波電流數(shù)據(jù)，并 將余下諧波電壓和諧波電流相量記為Y 95%、χ95%。
[0007] 具體的，所述求解系統(tǒng)諧波阻抗回歸系數(shù)，采用Ramsay影響函數(shù)賦權(quán)的反復(fù)加權(quán) 復(fù)最小二乘的穩(wěn)健回歸方法；具體步驟為： a)選擇剩余的諧波電壓X95%和諧波電流Y95%，
歸參數(shù)1 的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；
，計(jì)算復(fù)殘差：?=[：?1，：? 2，：?3，...，:^]'，即:^={：^丨，（ :^=1，2,3··.， m, m=0. 95η)； c) 由式_.::琴:_輝計(jì)算Ramsay影響函數(shù)自變量·..，其中，獲=1.5med猶丨 ）;med )是j丨的中位數(shù)；由式_^*5爾:_|:_.:<._^，計(jì)算基于Ramsay影響函數(shù)的賦權(quán)函數(shù)微 其中a為調(diào)整Ramsay影響函數(shù)形狀的調(diào)整因子；
d) 取賦權(quán)函數(shù)澴(/f)的值CP丨=(i=l，2,3···，m)，記權(quán)重對(duì)角陣為W=diag #p， (i=l，2, 3···，m，m=0. 95); e) 由加權(quán)復(fù)最小二乘計(jì)算公式 ；計(jì)算出賦權(quán)的回歸參

,即計(jì)算相鄰兩次回歸參數(shù)的差值；其中j代表回歸 計(jì)算循環(huán)次數(shù)，其初始值為〇,當(dāng)j=〇時(shí)，_即是步驟a求出的回歸參數(shù)而_是步驟e求 出的回歸參數(shù)名義和愈遵都是復(fù)數(shù)；
并判斷max{ 義_}〈_是否成立，若成立，貝IJ 執(zhí)行步驟h ;否則，令g 返回步驟b ; h)由||即可求出諧波阻抗^!。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果： 將復(fù)最小二乘法引入電力系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算課題，將測(cè)量電壓、測(cè)量電流等相量實(shí)部 和虛部作為一個(gè)有機(jī)的整體進(jìn)行計(jì)算，從而得到最優(yōu)最小二乘解。同時(shí)，本發(fā)明引入數(shù)據(jù)處 理過(guò)程，采用基于相對(duì)復(fù)殘差排序的方法對(duì)原始諧波電壓電流數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，有效排除異 常點(diǎn)對(duì)回歸系數(shù)的影響。在此原始諧波電壓和諧波電流數(shù)據(jù)篩選的基礎(chǔ)上，采用復(fù)數(shù)域反 復(fù)加權(quán)的方法進(jìn)行循環(huán)回歸計(jì)算，有效減小強(qiáng)影響點(diǎn)對(duì)回歸系數(shù)的影響，增加回歸的穩(wěn)健 性。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的系統(tǒng)和用戶等值 電路不意圖； 圖2為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的電力系統(tǒng)諧波阻抗計(jì) 算流程圖； 圖3為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的IEEE14節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試 系統(tǒng)； 圖4為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的諧波源HL1注入的5 次波電流；其中，a是5次諧波電流實(shí)部；b是5次電流虛部； 圖5為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的母線11處5次諧波電 壓有效值曲線； 圖6為本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法的諧波源HL1注入母線 11的5次諧波電流有效值曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，在此發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明 用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0011] 如圖1、圖2所示的一種電力系統(tǒng)諧波阻抗的測(cè)量計(jì)算方法，包括下列步驟： 步驟1 :采集公共連接點(diǎn)的母線電壓瞬時(shí)值和用戶注入系統(tǒng)的電流瞬時(shí)值，通過(guò)傅里 葉變換得到諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列，并建立諧波電壓和諧波電流相量的復(fù)回歸 方程； 步驟2 :對(duì)步驟1得到的諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步篩選，排除異常 點(diǎn)對(duì)回歸系數(shù)的影響； 步驟3 :在初步篩選基礎(chǔ)上，求解系統(tǒng)諧波阻抗回歸系數(shù)；求出最優(yōu)的賦權(quán)回歸系數(shù)， 并得到諧波阻抗的值。
[0012] 對(duì)步驟1得到的諧波電壓和諧波電流相量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步篩選，所述初步篩選 采用基于相對(duì)復(fù)殘差排序的方法，定義復(fù)殘差列向量e=[ ei，e2, e3~enP，其中
指沒(méi)有經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程回歸參數(shù)的估計(jì)值，Y為諧波電壓相量數(shù)據(jù) 序列組成的列向量，X為諧波電流相量數(shù)據(jù)序列組成的增廣矩陣^馨?為X的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；
(i=l, 2,…，n