基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法技术方案

本发明专利技术公开了基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，包括以下步骤：S1：获取系统侧和用户侧之间的公共连接点测得的谐波电压、电流数据，预处理数据，并构造测量方程；S2：根据步骤S1的测量方程构建优化目标函数；S3：求解步骤S2中的优化目标函数，并解出背景谐波电压，再反解出系统侧谐波阻抗。本发明专利技术以测量周期内各相邻采样点间的阻抗差值的范数最小为判据求解系统侧谐波阻抗，相比于传统方法本发明专利技术方法的抗背景谐波干扰能力更强，估计结果更稳定；本发明专利技术能够在用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗的情况下取得有效的评估结果，方法误差水平较低，应用场景广泛。应用场景广泛。应用场景广泛。

【技术实现步骤摘要】
基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法


[0001]本专利技术涉及系统侧谐波阻抗计算
，具体涉及基于最小范数准则的系统侧谐波阻 抗估计方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子器件在电力系统中的广泛应用，电网谐波含量逐渐增加，谐波及其引发的 电能质量问题已成为人们关注的焦点之一。由于多馈入直流输电终端、可再生能源换流器、 电动汽车充电站等新型电力电子装置和设备的并网运行，大量谐波注入电网，导致电网电压、 电流波形畸变，影响电网的稳定运行。系统侧谐波阻抗是谐波发射水平评估和滤波器设计的 首要条件，为了抑制谐波的影响，促进谐波治理的奖惩机制，需要准确估计系统侧谐波阻抗。
[0003]现有的系统侧谐波阻抗计算方法主要包括：波动法，回归方法，协方差法，独立分量分 析方法等。波动法和回归法只有在背景谐波稳定、用户谐波阻抗远大于用户侧谐波阻抗的前 提下，才能得到准确的结果。协方差法假设公共耦合点处的谐波电流与谐波电压之间存在弱 相关性，该方法虽然可以在一定程度上削弱背景谐波的影响，但当两侧谐波阻抗近似相等时， 该方法将失效。独立分量分析方法在假设两侧谐波源独立的前提下，可从测量信号中分离出 相互独立的源信号，然后计算出系统侧和用户侧的谐波阻抗。然而，独立分量分析方法容易 受谐波源相关性的影响，且样本量大小对其估计结果影响较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：应用到实际工程场景时，已有的系统侧谐波阻抗估计方 法其计算结果受背景谐波大小、系统侧和用户侧两侧阻抗比的影响较大，所计算的系统侧谐 波阻抗误差偏大，本专利技术提供了解决上述问题的基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方 法。
[0005]基于现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种新的系统侧谐波阻抗估计方法。本方法在背景 谐波发射水平较高、两侧谐波阻抗近似相等、两侧谐波源存在一定相关性的情况下，仍能得 到准确的计算结果。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，该方法包括以下步骤：
[0008]S1：获取系统侧和用户侧之间的公共连接点测得的谐波电压、电流数据，预处理数据， 并构造测量方程；
[0009]S2：根据步骤S1的测量方程构建优化目标函数；
[0010]S3：求解步骤S2中的优化目标函数，并解出背景谐波电压，再反解出系统侧谐波阻抗。 进一步地，步骤S1包括以下子步骤：
[0011]S11：公共连接点测得的谐波电压、电流数据所构成的向量分别为V
pcc
、I
pcc
：
[0012]V
pcc
＝[V
pcc
(1) V
pcc
(2)
ꢀ…ꢀ
V
pcc
(N)][0013]I
pcc
＝[I
pcc
(1) I
pcc
(2)
ꢀ…ꢀ
I
pcc
(N)][0014]S12：取测量谐波电压、电流的波动量：
[0015]V
pcc
(n)＝V
pcc
(n+1)-V
pcc
(n)
[0016]I
pcc
(n)＝I
pcc
(n+1)-I
pcc
(n)
[0017]背景谐波电压的波动量可表示为:
[0018]V
u
(n)＝V
u
(n+1)-V
u
(n)
[0019]其中，n表示该向量的第n个元素，n∈[1,N-1]，N为样本总数。V
u
为背景谐波电压向量。 S13：构造如下测量方程：
[0020][0021]x
u
(n)＝V
u
(n)
[0022][0023]进一步地，步骤S2包括以下子步骤：
[0024]S21：建立等效电路模型并列写如下方程：
[0025]V
pcc
+Z
u
I
pcc
＝V
u
[0026]V
pcc-Z
c
I
pcc
＝Z
c
I
c
[0027]其中，Z
u
为系统侧谐波阻抗向量，Z
c
为用户侧谐波阻抗向量。
[0028]引入相邻两个采样点的阻抗差值：
[0029]ΔZ
u
(n)＝Z
u
(n+1)-Z
u
(n)
[0030]S21：构造优化目标函数
[0031]对于稳态运行的电网而言，在很短的时间间隔内相邻采样点间阻抗变化不大，并且可以 认为背景谐波在相邻时间间隔内波动很小。因此，将ΔZ
u
(n)和V
u
的范数的线性组合作为优化 目标。然后建立如下目标函数：
[0032]J＝||ΔZ
u
||2+λ||V
u
||2[0033]式中，λ为背景谐波系数，取为10-6
。
[0034]S22：将构造的测量方程代入优化目标函数：
[0035][0036]化简为：
[0037][0038]进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
[0039]S31：将优化目标函数展开并表示为：
[0040]J＝(b
u-A
u
x
u
)
H
(b
u-A
u
x
u
)+λx
uH
x
u
[0041]＝b
uH
b
u-b
uH
A
u
x
u-x
uH
A
uH
b
u
+x
uH
(A
uH
A
u
+λI)x
u
[0042]其中符号H表示共轭转置，I是单位矩阵。
[0043]S32：将优化目标函数化简并表示为：
[0044]J＝b
uH
b
u-b
uH
A
u
(A
uH
A
u
+λI)-1/2
(A
uH
A
u
+λI)
1/2
x
u
-ꢀ
x
uH
(A
uH
A
u
+λI)
1/2
(A
uH
A
u
+λI)-1/2
A
uH
b
u
+ x
uH
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：获取系统侧和用户侧之间的公共连接点测得的谐波电压、电流数据，预处理数据，并构造测量方程；S2：根据步骤S1的测量方程构建优化目标函数；S3：求解步骤S2中的优化目标函数，并解出背景谐波电压，再反解出系统侧谐波阻抗。2.根据权利要求1所述的基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，其特征在于：步骤S1包括以下子步骤：S11：公共连接点测得的谐波电压、电流数据所构成的向量分别为V
pcc
、I
pcc
：V
pcc
＝[V
pcc
(1) V
pcc
(2)
ꢀ…ꢀ
V
pcc
(N)]I
pcc
＝[I
pcc
(1) I
pcc
(2)
ꢀ…ꢀ
I
pcc
(N)]S12：取测量谐波电压、电流的波动量：V
pcc
(n)＝V
pcc
(n+1)-V
pcc
(n)I
pcc
(n)＝I
pcc
(n+1)-I
pcc
(n)背景谐波电压的波动量可表示为:V
u
(n)＝V
u
(n+1)-V
u
(n)其中，n表示该向量的第n个元素，n∈[1,N-1]，N为样本总数，V
u
为背景谐波电压向量；S13：构造如下测量方程：x
u
(n)＝V
u
(n)3.根据权利要求2所述的基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，其特征在于：步骤S2包括以下子步骤：S21：建立等效电路模型并列写如下方程：V
pcc
+Z
u
I
pcc
＝V
u
V
pcc-Z
c
I
pcc
＝Z
c
I
c
其中，Z
u
为系统侧谐波阻抗向量，Z
c
为用户侧谐波阻抗向量；引入相邻两个采样点的阻抗差值：ΔZ
u
(n)＝Z
u
(n+1)-Z
u
(n)S21：构造优化目标函数：
对于稳态运行的电网而言，在很短的时间间隔内相邻采样点间阻抗变化不大，并且可以认为背景谐波在相邻时间间隔内波动很小，将ΔZ
u
(n)和V
u
的范数的线性组合作为优化目标；然后建立如下目标函数：J＝||ΔZ
u
||2+λ||V
u
||2式中，λ为背景谐波系数，取为10-6
；S22：将构造的测量方程代入优化目标函数：化简为：4.根据权利要求3所述的基于最小范数准则的系统侧谐波阻抗估计方法，其特征在于：步骤S3包括以下子步骤：S31：将优化目标函数展开并表示为：J＝(b
u-A
u
x
u
)
H
(b
u-A
u
x

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，刘畅，杨华，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：