一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法技术

本发明专利技术属于谐波源定位技术领域，具体涉及一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，只需要配电网节点处测量的谐波电压数据、配网和负荷的参数，即可重构求解出配网内各节点处的谐波注入电流，从而达到主导谐波源的精确定位。与第一类方法相比，本发明专利技术仅需要几秒钟的时间即可实现精确的谐波源定位，快捷高效；相较于基于状态估计的方法，本发明专利技术不受嫌疑区域限制，可降低误判几率；相较于已提出的基于稀疏表示的定位方法，本发明专利技术不受背景谐波源的影响，且不需要主导谐波源可能位置的约束条件。经仿真实验验证，本发明专利技术具有良好的抗噪性，且N‑1稳定性较好。

A Node Harmonic Voltage Amplitude Based Method for Locating the Dominant Harmonic Source

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法
本专利技术属于谐波源定位
，具体涉及一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法。
技术介绍
近几年，现代电力电子技术推动柔性直流输电、新能源发电技术迅速发展，配电网中不仅包含电弧炉、电气化铁路等传统的非线性负荷，还包含大量整流设备，由此导致电力系统中谐波污染问题日益严重，这给配电网的经济运行及用户的安全用电造成了极大的影响。为有效治理电力系统中的谐波污染，保证配电网的经济运行及用户的安全用电，主导谐波源的精确定位至关重要，在此基础上才能进一步实现谐波污染责任的具体判定，解决谐波争端。目前，谐波源的定位方法研究大致分为两个方向：其一是基于等效电路模型的定位方法，针对公共耦合点(PointofCommonCoupling，PCC)处的电气量进行计算分析的方法，如谐波功率潮流方向法和基于谐波阻抗的方法等；其二是利用多节点的测量数据，通过算法分析实现谐波源定位的方法。第一类方法只能在某一节点处判断主导谐波源所在侧，在实际应用中需要首先判断谐波源可能区域，或对所有节点进行逐一排查，虽然原理简单但繁琐且成本较高；第二类方法则可避免对所有节点的逐一检查，利用广域测量数据实现谐波源定位，更具有工程研究价值和实际意义，因而受到越来越多相关学者的关注。鉴于第一类方法的原理与特点在其他文献中已有详尽阐述，这里仅简单介绍第二类定位方法。第二类定位方法依据其采用算法原理的不同可分为：基于状态估计的方法、基于人工智能算法的方法和基于稀疏表示的定位方法。文献：Heydt,G.T.《Identificationofharmonicsourcesbyastateestimationtechnique》首次提出基于状态估计的定位方法，利用监测数据对整个系统网络进行谐波状态估计，估算出各节点的谐波电压及支路谐波电流，从而判断谐波源的位置。文献：DuZP,ArrillagaJ,WatsonNR,etal.《Identificationofharmonicsourcesofpowersystemsusingstateestimation》和文献：MeliopoulosAPS,ZhangF,ZelingherS《Powersystemharmonicstateestimation》从量测量和状态变量两方面改进了谐波状态估计法，然而基于状态估计的方法需要初步判断谐波源的嫌疑区域，一旦该步骤出现问题将会导致误判。文献JainSK,SinghSN《Low-OrderDominantHarmonicEstimationUsingAdaptiveWaveletNeuralNetwork》、FerreroA,PrioliM,SaliconeS《Afuzzy,metrology-soundapproachfortheidentificationofthesourcesinjectingperiodicdisturbancesinelectricnetworks》、SaxenaD,BhaumikS,SinghSN《IdentificationofMultipleHarmonicSourcesinPowerSystemUsingOptimallyPlacedVoltageMeasurementDevices》分别提出了基于人工神经网络、模糊逻辑和群智能方法的谐波源定位方法，虽然可以达到快速精确的定位，但需要大量的训练样本，在工程上难以实现。文献：LiaoH.《PowerSystemHarmonicStateEstimationandObservabilityAnalysisviaSparsityMaximization》、林达斌，江亚群，黄纯，黄娟.《一种新的谐波、间谐波参数估计算法》、杨源，林圣，臧天磊，何正友，张钧，黄文《基于改进稀疏表示法的谐波源定位》提出了基于稀疏表示的定位方法，利用了谐波源的空间稀疏性，通过谐波注入电流的范数最小化求解电流向量，从而得到主导谐波源位置。但基于稀疏表示的定位方法受背景谐波源的影响较大，且将主导谐波源的位置局限于某几个节点处，这与实际中谐波源的随机性不符。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，具体技术方案如下：一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据网络参数形成谐波节点阻抗矩阵Z，进而得到谐波节点导纳矩阵Y，将其列向量分别进行归一化处理得到原子库B；设原子库B的列向量为[a1，a2，...，aN]，矩阵B中每个列向量为1个原子；S2：将各节点处测得的三相电压数据进行FFT处理提取相应h次谐波电压幅值，得到谐波电压幅值向量Vh；S3：从B中找出与Vh最匹配的原子，并计算Vh在该原子上的投影和残差R；S4：将得到的残差作为被表示量继续重复步骤3的操作，并更新残差；S5：判断原子线性和与Vh之差是否满足低于误差设定值ξ，若满足，则停止迭代；若不满足，则继续重复步骤3、4。优选地，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：在配电网中，谐波源会从其连接节点处向系统注入谐波电流，设该节点为k，构建谐波电流注入向量用谐波电压向量乘以对应谐波次的节点导纳矩阵，即可得到谐波电流注入向量，具体如下：其中，为从第i节点处注入的h次谐波电流，Yhii为节点i的h次谐波自导纳，Yhij为节点i，j的h次谐波互导纳，为第i节点处的h次谐波电压值；将公式(1)改写为幅值形式，具体为：进而转换为Ih＝yh·Vh，其中，yhij为式矩阵Y中各导纳元素的幅值；根据配电网网络参数形成谐波节点阻抗矩阵Z，即可得到谐波节点导纳矩阵Y，具体表示如下：S12：将谐波节点导纳矩阵Y改写为幅值形式，如下表示：S13：矩阵yh的列向量即为原子[a1,a2,…,aN]，对列向量[a1,a2,…,aN]分别进行归一化处理得到原子库B。优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤：S31：最初迭代时，通过搜索Vh在各原子[a1,a2,…,aN]上的投影最大的原子，即将所有均一化处理后的原子与Vh进行内积运算，计算结果最大，对应的原子即为该步检索到的最匹配原子，记为具体如下：其中，为Vh和的内积绝对值，d0表示最匹配原子在B中的索引，则Vh可分解为在该原子的垂直投影分量和残值两部分，即：R1表示Vh投影到原子后的残差。优选地，所述步骤S4具体为：将公式(6)的等号右边两部分正交，然后按从原子库B中继续检索与残差R1最匹配的原子，检索方法同初步迭代，将这次筛选出的原子与之前已经选出的原子进行正交化处理，正交处理后用表示，经过n次迭代，Vh即可用这些原子的线性和与最后的残差值表示：为初步迭代中检索到的最匹配正交化原子，Rn+1为n次迭代后的残差。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，只需要配电网节点处测量的谐波电压数据、配网参数和负荷的参数，即可重构求解出配网内各节点处的谐波注入电流，从而达到主导谐波源的精确定位。与第一类方法相比，本专利技术仅需要几秒钟的时间即可实现精确的谐波源定位，快捷高效；相较于基于状态估计的方法，本专利技术不受嫌疑区域限制，可降低误判几率；相较于已提出的基于稀疏表示的定位方法，本专利技术不受背景本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据网络参数形成谐波节点阻抗矩阵Z，进而得到谐波节点导纳矩阵Y，将其列向量分别进行归一化处理得到原子库B；设原子库B的列向量为[a1,a2,…,aN]，矩阵B中每个列向量为1个原子；S2：将各节点处测得的三相电压数据进行FFT处理提取相应h次谐波电压幅值，得到谐波电压幅值向量Vh；S3：从B中找出与Vh最匹配的原子，并计算Vh在该原子上的投影和残差R；S4：将得到的残差作为被表示量继续重复步骤3的操作，并更新残差；S5：判断原子线性和与Vh之差是否满足低于误差设定值ξ，若满足，则停止迭代；若不满足，则继续重复步骤3、4。

【技术特征摘要】
1.一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据网络参数形成谐波节点阻抗矩阵Z，进而得到谐波节点导纳矩阵Y，将其列向量分别进行归一化处理得到原子库B；设原子库B的列向量为[a1,a2,…,aN]，矩阵B中每个列向量为1个原子；S2：将各节点处测得的三相电压数据进行FFT处理提取相应h次谐波电压幅值，得到谐波电压幅值向量Vh；S3：从B中找出与Vh最匹配的原子，并计算Vh在该原子上的投影和残差R；S4：将得到的残差作为被表示量继续重复步骤3的操作，并更新残差；S5：判断原子线性和与Vh之差是否满足低于误差设定值ξ，若满足，则停止迭代；若不满足，则继续重复步骤3、4。2.根据权利要求1所述的一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：在配电网中，谐波源会从其连接节点处向系统注入谐波电流，设该节点为k，构建谐波电流注入向量用谐波电压向量乘以对应谐波次的节点导纳矩阵，即可得到谐波电流注入向量，具体如下：其中，为从第i节点处注入的h次谐波电流，Yhii为节点i的h次谐波自导纳，Yhij为节点i,j的h次谐波互导纳，为第i节点处的h次谐波电压值；将公式(1)改写为幅值形式，具体为：进而转换为Ih＝yh·Vh，其中，yhij为式矩阵Y中各导...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，金庆忍，姚知洋，楚红波，刘路，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45