一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置和方法。本发明专利技术提供的实验装置和方法适可用于铜芯、铝芯及不同型号的绞线，实验装置为可控10kV电压谐波扰动源，10kV/0.4kV配电变压器，待测低压配电线路，录波仪以及电阻负载。本发明专利技术的实验方法能够有效测量三相四线制低压配电线路的首末段电压以及四相电流，通过最小二乘法谐波电阻辨识模型，精确辨识出谐波电阻值，从而得出低压配电线路的谐波损耗，通过和低压配电线路的实际量测值进行对比，本发明专利技术专利的方法得出的损耗值计算误差在5％以内，提高了谐波损耗计算的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置和方法
本专利技术涉及低压配电网
，具体涉及一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置和方法。
技术介绍
随着分布式新能源的快速发展以及大量非线性负荷的接入，低压配电网谐波问题日益突出，造成了严重的谐波附加损耗，降低了电能传输效率。目前电网供售电量及线损计算普遍采用全波计量模式，无法明晰谐波损耗占基波损耗的比重，而基波和谐波分别计量的模式成本较高，难以全面普及；并且现有谐波损耗模型不精确或模型过于复杂导致工程实施难度大，也难以准确评估线路谐波损耗占比。谐波损耗不明从经济性角度严重影响了谐波治理措施的制定，进一步推进低压配电网节能降损困难重重。由于集肤效应和邻近效应的影响，线路各次谐波电阻与谐波次数呈现非线性关系，谐波损耗精确模型建立较为困难。目前针对配电网谐波损耗研究，主要有三种方法。第一种是不考虑集肤效应影响，采用基波电阻代替各次谐波电阻。此种模型计算简单，主要应用于电能质量状况较好的低压配电网，在谐波污染严重的区域线路损耗计算值会小于实际损耗值。第二种在考虑集肤效应的前提下以倍(h代表谐波次数)直流电阻代替h次谐波电阻。此种模型能够体现出谐波损耗随谐波次数的变化趋势，计算也十分便捷，但该简化模型未考虑材料等因素对谐波电阻的影响，针对不同型号的线路计算误差较大，难以满足谐波损耗计算精度。第三种是考虑集肤效应建立精确模型。V.T.Morgan通过大量对比试验，在忽略钢芯导电性的情况下推导出钢芯铝绞线模型；日本学者考虑了集肤效应以及磁滞和涡流导致的铁损，得出了线路集肤效应系数的计算方法。此类模型所需磁导率、电导率等参数值众多，计算十分复杂，并且不同温度和空间影响下线路材料参数精确值难以获得，计算精度无法得到保证，工程实际应用中几乎不会采用此类模型。因此，目前的线路谐波电阻模型在考虑集肤效应影响时难以兼顾实用性和精确性，导致低压配电线路谐波损耗计算困难重重。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中低压配电线路谐波电阻参数难以精确计算的问题，提供一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置和方法，通过录波数据进行线路谐波电阻的参数辨识，从而精确评估线路的谐波损耗。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，包括以下步骤：步骤1，获得UAi、UBi、UCi、UNi、IAi、IBi、ICi、INi、的参数；其中UAi、UBi、UCi、UNi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路首末端差值电压第i次谐波电压有效值，IAi、IBi、ICi、INi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电流有效值，分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电压和谐波电流的相位差；步骤2，根据获得的所述参数，按照设定的限定条件通过最小二乘法求取辨识模型中计算值与实际值之间误差的平方和最小时的最优谐波电阻值。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，步骤2中，根据获得的所述参数，计算在[0,T]时间段内线路第i次谐波损耗T为时间周期；限定条件：M、N代表数据组数，Ri为谐波电阻值；辨识模型为：式中，为最优谐波电阻值，y为M组数据中的第y项，Psiy代表第y组psi，Iiy代表第y组Ii。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，还包括步骤3：进行数据筛选，求取所有组电压和电流数据的均值，将每组数据和均值求差，若差值的绝对值和均值的比值大于某一设定误差限值，则认定该数据为不良数据，剔除该组数据并对剩下数据进行不良数据筛选循环，直至所有数据通过筛查后进行参数辨识。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，设定误差限值取10％。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，在步骤1中，设定10kV可控电压谐波扰动源按照2-25次谐波顺序，以此完成基波叠加i次谐波电压，i从2到25，谐波电压含有率从5％变化到20％，每5％一个阶梯，每次谐波完成4组实验。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，还包括步骤4：利用谐波电阻辨识算法计算得出2-25次谐波电阻，采用非辨识数据组且谐波工况不同的数据验证模型的正确性和精确性，验证试验中误差的计算方法为，其中，Ws为利用仪器测量得到的真实线路谐波损耗，Ws为利用本文参数辨识方法得到谐波电阻后计算得出的谐波损耗，ε为谐波损耗真实值和计算值的误差。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，还包括步骤5：得出2-25次谐波电阻的实验数据，并和传统模型进行对比。优选地，本专利技术的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，还包括步骤6：得出的线路谐波损耗计算值与测量值的误差对比。一种用于低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置，包括：可控电压谐波扰动源；配电变压器，与所述可控电压谐波扰动源电连接以分别输出基波叠加若干次谐波的电压；待测低压配电线路，用于连接在所述配电变压器和负载之间；所述待测低压配电线路为三相四线制接线方式，线路各相采用同型号线路；录波仪，所述录波仪电压测试点分别连接于所述待测低压配电线路的两端，用于获得UAi、UBi、UCi、UNi、IAi、IBi、ICi、INi、的参数；其中UAi、UBi、UCi、UNi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路首末端差值电压第i次谐波电压有效值，IAi、IBi、ICi、INi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电流有效值，分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电压和谐波电流的相位差；数据计算模块，用于根据获得的所述参数，按照设定的限定条件通过最小二乘法求取辨识模型中计算值与实际值之间误差的平方和最小时的最优谐波电阻值。优选地，本专利技术的用于低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置，可控电压谐波扰动源电压等级为10kV，配电变压器的高压和低压分别为10kV/0.4kV，所述可控电压谐波扰动源能够带配电变压器分别输出基波叠加2到25次谐波的电压，各次谐波含有率能够在5％到20％之间变化。本专利技术的有益效果是：本专利技术可以准确评估线路谐波损耗，指导低压配电网谐波治理策略的制定；并且谐波电阻参数辨识的方法充分考虑了线路空间位置、环境、运行工况以及测量误差等各方面的因素，不同负载和不同谐波工况下数据表明本专利技术辨识模型精度更高，提升了配电网谐波损耗分析的精度。附图说明下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。图1是本申请实施例的低压配电线路谐波电阻参数辨识的实验装置电路连接结构示意图；图2为谐波电阻参数辨识结果和传统模型对比图；图3为谐波电阻参数辨识结果误差验证图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，获得U

【技术特征摘要】
1.一种低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获得UAi、UBi、UCi、UNi、IAi、IBi、ICi、INi、的参数；其中UAi、UBi、UCi、UNi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路首末端差值电压第i次谐波电压有效值，IAi、IBi、ICi、INi分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电流有效值，分别代表A、B、C三相、中性线N的线路第i次谐波电压和谐波电流的相位差；
步骤2，根据获得的所述参数，按照设定的限定条件通过最小二乘法求取辨识模型中计算值与实际值之间误差的平方和最小时的最优谐波电阻值。


2.根据权利要求1所述的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，步骤2中，根据获得的所述参数，计算在[0,T]时间段内线路第i次谐波损耗



T为时间周期；
限定条件：
M、N代表数据组数，Ri为谐波电阻值；
辨识模型为：
式中，为最优谐波电阻值，y为M组数据中的第y项，Psiy代表第y组psi，Iiy代表第y组Ii。


3.根据权利要求2所述的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，还包括步骤3：进行数据筛选，求取所有组电压和电流数据的均值，将每组数据和均值求差，若差值的绝对值和均值的比值大于某一设定误差限值，则认定该数据为不良数据，剔除该组数据并对剩下数据进行不良数据筛选循环，直至所有数据通过筛查后进行参数辨识。


4.根据权利要求3所述的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，设定误差限值取10％。


5.根据权利要求1所述的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，在步骤1中，设定10kV可控电压谐波扰动源按照2-25次谐波顺序，以此完成基波叠加i次谐波电压，i从2到25，谐波电压含有率从5％变化到20％，每5％一个阶梯，每次谐波完成4组实验。


6.根据权利要求3所述的低压配电线路谐波电阻参数辨识的方法，其特征在于，还包括步骤4：利用谐波电阻辨识算法计算得出2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，刘书铭，李琼林，代双寅，张博，唐钰政，郑晨，朱明丽，陶雄飞，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41