一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法，本方法考虑背景谐波的影响，以欧几里德距离作为衡量指标，利用谐波样本的欧几里德距离作为加权指标修正支持向量机的误差要求和惩罚参数，以此形成用于估计系统谐波阻抗的加权支持向量机回归模型，从而求解谐波发射水平，能有效抑制背景谐波的影响。与现有技术相比，本发明专利技术方法根据加权支持向量机回归模型估计系统谐波阻抗，相当于解线性约束的二次规划问题，其解是唯一的、全局的和最优的，具有较高的预测精度和鲁棒性，对于电网运行方式改变，即系统谐波阻抗变化时能够作较准确的回归。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种系统谐波发射水平估计方法，尤其是涉及一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法。
技术介绍
当今电网在飞速发展的同时，也带来了许多急需解决的问题。其中，大规模的非线性和冲击性负荷，在接入电网后产生了严重的电力谐波污染问题。准确地估计用户侧和系统侧的谐波发射水平对PCC点(公共连接点)的谐波污染责任分割起着至关重要的作用。而评估谐波发射水平的难点在于如何在系统参数和电网运行方式不断变化的情况下准确的估计系统谐波阻抗。大致来讲，“干预式”和“非干预式”是两类主要的系统谐波阻抗估计方法。“干预式”方法利用向电网注入谐波/间谐波电流或者某条支路的开断来估计谐波阻抗，这种外界的干预可能影响电力系统的正常运行状态，不能广泛使用。“非干预式”方法则是围绕可测得的PCC点谐波数据进行研究，从已知数据中挖掘和提取谐波阻抗信息，主要包括：(1)波动量法，考虑背景谐波波动较小时系统谐波阻抗可近似由PCC点谐波电压和电流波动量的比值代替，简单实用，因此被广泛应用。但该方法要求测量参数具有较高的准确性且背景谐波基本保持稳定；(2)回归法，根据电力系统等效电路推导出回归方程，并将回归方程中的截距项视作恒定，从而将谐波阻抗的求解转化为回归系数的求解，但该方法也要求背景谐波基本保持稳定以满足回归假设，否则回归方程将失去原有的稳健性。在《基于独立随机矢量协方差特性的谐波发射水平评估方法》(作者：惠锦，杨洪耕，林顺富，马豫超.电力系统自动化，2009，07：27-31.)中，考虑实际电网中PCC点谐波电流受背景谐波影响较小，以独立随机矢量协方差为零的思想建立模型，推导出谐波阻抗的估计公式，在一定程度上削弱了背景谐波波动的干扰，但其要求谐波电流的波动由用户侧主导，谐波电压的波动由双方共同主导，当系统波动不符合上述要求时该方法计算结果值得进一步商榷。在《基于阻抗归一化趋势判别的谐波发射水平估计》(作者：惠锦，杨洪耕，叶茂青.中国电机工程学报，2011，31(10)：73-79.)中，提出了采用阻抗归一化趋势判别筛选出由用户侧主导的波动量样本，并以此进行波动量法计算得到系统谐波阻抗。然而，该方法的应用范围仅局限于单一性质的工业符合，且基波电流和其谐波电流的变化具有较强的相关性。因此，该方法的可靠性和有效性受到限制，同时增加了波动量法应用的复杂性。在《基于支持向量机的谐波阻抗估计方法》(作者：康婕，解绍锋，刘晓菊，魏晓娟.电力系统保护与控制，2010，22：131-134+205.)中，以PCC点谐波数据作为输入，利用支持向量回归机回归估计谐波阻抗，由于二次规划的解是全局最优且唯一的，该方法具有较好的估计精度和泛化性，但其未考虑背景谐波波动造成的谐波测量数据的差异对阻抗估计结果的影响，估计结果可能偏离真实值。在《基于广义柯西分布的系统侧谐波阻抗估计》(作者：杨少兵,吴命利.中国电机工程学报,2014,07:1159-1166.)中，提出波动量比值的实部和虚部在统计特征上服从广义柯西分布，从而利用PearsonVII公式对实部或虚部的概率密度进行非线性曲线拟合辨识出各自的众数位置，即为电阻和电抗的估计值。但该方法成立的条件是系统侧和用户侧谐波源波动量的实部都服从均值为0的正态分布，由两侧谐波源分布特性所引起的估计误差需进一步验证，具有一定的局限性。因此，有必要提出一种更加稳健可靠的谐波发射水平估计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑背景谐波影响、预测精度高、鲁棒性强的基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，测量公共连接点上某次谐波电压和电流数据，按照一定的子时间段分成n个子数据段；S02，对于每一个子时间段，将对应子数据段内的每一对谐波电压和谐波电流组成一个二维向量，将所有二维向量的集合作为训练样本，将所述的训练样本作为加权支持向量机的输入，将该子时间段的系统谐波阻抗作为加权支持向量机的输出，将该子时间段的相邻子时间段的谐波电压和谐波电流作为预测样本；S03，计算各个训练样本与对应预测样本的欧几里德距离，根据欧几里德距离确定训练样本的重要性，从而得到加权支持向量机回归模型中误差要求ε和惩罚参数C的加权系数si，以此减小异类谐波数据对阻抗估计的影响，进而有效抑制背景谐波波动的影响；S04，根据训练样本与系统谐波阻抗的关系以及求得的加权系数si，建立加权支持向量机回归模型，对训练样本进行反复训练，即对每一个子时间段都进行训练，得到相邻子时间段的系统谐波阻抗，其中所述的加权支持向量机回归模型具体为： min α ( * ) ∈ R 2 n = 1 2 Σ i , j = 1 n ( α i * - α i ) ( α j * - α j ) K ( x i , x j ) + ϵ Σ i = 1 n t i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，测量公共连接点上某时间段内某次谐波电压和电流数据，按照一定的子时间段分成n个子数据段；S02，对于每一个子时间段，将对应子数据段内的每一对谐波电压和谐波电流组成一个二维向量，将所有二维向量的集合作为训练样本，将所述的训练样本作为加权支持向量机的输入，将该子时间段的系统谐波阻抗作为加权支持向量机的输出，将该子时间段的相邻子时间段的谐波电压和谐波电流作为预测样本；S03，计算各个子数据段的训练样本与对应预测样本的欧几里德距离，根据欧几里德距离确定训练样本的重要性，从而得到加权支持向量机回归模型中误差要求ε的加权系数和惩罚参数C的加权系数；S04，根据训练样本与系统谐波阻抗的关系以及求得的加权系数si，建立加权支持向量机回归模型，对每一个子时间段的训练样本进行训练，得到相邻子时间段的系统谐波阻抗，其中加权支持向量机回归模型具体为：minα(*)∈R2n=12Σi,j=1n(αi*-αi)(αj*-αj)K(xi,xj)+ϵΣi=1nti(αi*-αi)-Σi=1nyi(αi*-αi)---(1)]]>式(1)的约束条件为：其中，i表示子数据段的编号，按照欧几里德距离从小到大进行编号，i＝1,…,n，αi和αi*是引入的拉格朗日乘子，且满足等式αi×αi*＝0，αi≥0，αi*≥0，αj和αj*为拉格朗日乘子，xi,和xj为谐波电压，yi,为谐波电流，K(xi,,xj)为引入的核函数，ε为误差要求，ti为ε的加权系数，C为惩罚参数，si为C的加权系数；S05，根据相邻子时间段的系统谐波阻抗估计该相邻子时间段的谐波发射水平。...

【技术特征摘要】
1.一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法，其特征在于，包括以
下步骤：
S01，测量公共连接点上某时间段内某次谐波电压和电流数据，按照一定的子
时间段分成n个子数据段；
S02，对于每一个子时间段，将对应子数据段内的每一对谐波电压和谐波电流
组成一个二维向量，将所有二维向量的集合作为训练样本，将所述的训练样本作为
加权支持向量机的输入，将该子时间段的系统谐波阻抗作为加权支持向量机的输
出，将该子时间段的相邻子时间段的谐波电压和谐波电流作为预测样本；
S03，计算各个子数据段的训练样本与对应预测样本的欧几里德距离，根据欧
几里德距离确定训练样本的重要性，从而得到加权支持向量机回归模型中误差要求
ε的加权系数和惩罚参数C的加权系数；
S04，根据训练样本与系统谐波阻抗的关系以及求得的加权系数si，建立加权
支持向量机回归模型，对每一个子时间段的训练样本进行训练，得到相邻子时间段
的系统谐波阻抗，其中加权支持向量机回归模型具体为：
m i n α ( * ) ∈ R 2 n = 1 2 Σ i , j = 1 n ( α i * - α i ) ( α j * - α j ) K ( x i , x j ) + ϵ Σ i = 1 n t i ( α i * - α i ) - Σ i = 1 n y i ( α i * - α i ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)的约束条件为：其中，i表示子数据段的编号，按照欧几里德距离从小到大进行编号，i＝1,…,n，
αi和αi*是引入的拉格朗日乘子，且满足等式αi×αi*＝0，αi≥0，αi*≥0，αj和αj*为
拉格朗日乘子，xi,和xj为谐波电压，yi,为谐波电流，K(xi,,xj)为引入的核函数，ε为
误差要求，ti为ε的加权系数，C为惩罚参数，si为C的加权系数；
S05，根据相邻子时间段的系统谐波阻抗估计该相邻子时间段的谐波发射水
平。
2.根据权利要求1所述的一种基于加权支持向量机的谐波发射水平估计方法，
其特征在于，所述的步骤S03具体为：定义欧几里德距离最短的子数据段样本的
加权系数s0＝1，t0＝0.01，欧几里德距离最长的子数据段样本加权系数sn＝0.01，tn＝1，
通过线性插值计算其余子数据段样本的加权系数：
s i = l i - i l i - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗祾，潘爱强，陈甜甜，张鹏，庄黎明，金家培，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31