一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法技术

本发明专利技术提供了一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，包括如下步骤：S1、选择复合模型作为系统侧的结构；S2、选取待识别参数集，并给参数赋予初始值，利用经典的遗传算法，通过使预测的有功、无功功率与真实的有功、无功功率之间的相对误差最小，寻找到最优参数集；S3、计算复合模型中动态部分阻抗和静态部分阻抗；S4、计算复合负载模型的基波阻抗；S5、计算第h次系统侧谐波阻抗；S6、利用由S5得出的第h次系统侧谐波阻抗，计算用户侧负荷A任意时刻第h次谐波的谐波责任。本发明专利技术的技术方案克服现有技术中当用户谐波波动相对不明显时，常规的非干预式方法测得系统谐波阻抗误差较大，进而导致对谐波责任划分不准确的问题。对谐波责任划分不准确的问题。对谐波责任划分不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法


[0001]本专利技术涉及谐波污染责任划分计算方法
，具体涉及一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法。

技术介绍

[0002]谐波污染会危害电网的安全运行，由于新能源的接入和智慧电网的发展，谐波污染呈现出更广泛更复杂的趋势，划分谐波责任有利于管理和控制谐波污染。谐波责任定量划分的关键是准确估计谐波阻抗，估计谐波阻抗的方法主要分为干预法和非干预法。干预法通过向系统强迫注入谐波电流或间谐波电流，或通过开断系统某一支路来测量谐波阻抗，此类方法会影响系统的运行。非干预法通过测量公共连接点处和谐波源支路接入连接点处的谐波数据估计谐波阻抗，此类方法不需要向系统注入谐波电流，不影响系统的稳定运行，优势更加明显。
[0003]非干预式方法主要包括了波动量法及其改进、回归类方法和统计类方法等。主导波动量法需要在关注的谐波波动相对于背景谐波波动占主导的情况下才能计算出谐波阻抗，所以在背景谐波波动较大时，波动量法是失效的，并且无法求出任意某一刻的谐波阻抗。同样的，结合筛选思想的阻抗归一化方法也是通过趋势图对数据进行筛选，其趋势图的横轴是用户侧的谐波电流波动量，纵轴是差商比。样本量足够大的情况下，沿坐标轴正方向的聚合区域即为系统等效谐波阻抗，此方法能够最大程度上保留有效数据。但是在背景谐波波动相对于用户谐波波动较大的情况下，趋势图中不会形成明显的聚合区域。而回归类方法主要通过求解戴维南等效电路或者诺顿等效电路的方程组来求解系统侧的谐波阻抗，这类方法普遍假定系统谐波阻抗在较短时间内基本不变，背景谐波电压稳定。部分线性核估计方法能在背景谐波电压波动时，回归出平滑的背景谐波电压，可实际工程中背景谐波电压具有非光滑性。所以，线性回归方法只能求解公共连接点处背景谐波电压和谐波电流负荷基本稳定时的谐波阻抗。实际运行中，公共连接点背景谐波电压和谐波电流的波动通常较大，采用该方法会导致求解的背景谐波电压和系统谐波阻抗存在较大误差。
[0004]因此现需要一种在关注用户谐波波动相对不明显时，能够计算谐波小波动下任意时刻谐波阻抗和谐波责任的计算方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，以解决现有技术中当用户谐波波动相对不明显时，常规的非干预式方法测得系统谐波阻抗误差较大，进而导致对谐波责任划分不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，包括如下步骤：
[0006]S1、选择以恒定阻抗模型为静态负载，感应电动机为动态负载的复合模型作为系统侧的结构；
[0007]S2、选取待识别参数集，并给参数赋予初始值，利用经典的遗传算法，通过使预测
的有功、无功功率与真实的有功、无功功率之间的相对误差最小，寻找到最优参数集；
[0008]S3、利用最优参数集中的参数，计算复合模型中动态部分阻抗和静态部分阻抗；
[0009]S4、利用由S3得出的动态部分阻抗和静态部分阻抗计算复合负载模型的基波阻抗；
[0010]S5、利用由S4得出的基波阻抗计算第h次系统侧谐波阻抗；
[0011]S6、利用由S5得出的第h次系统侧谐波阻抗，计算用户侧负荷A任意时刻第h次谐波的谐波责任。
[0012]进一步地，选取参数集为θ＝{X
s
,X
m
,X
r
,T
d0
,R
r
,R,X
l
}，其中R和X
l
分别表示静态负载模型中的电阻和阻抗；X
s
和X
r
分别表示感应电动机模型中的定子电抗和转子电抗，X
m
表示励磁电抗，R
r
表示转子电阻，T
d0
是转子开路时间常数，并给参数赋初值；
[0013]获取系统某一时刻的基波测量数据，有功功率P、无功功率Q、功率因数Cosphi、电流I和电压U；
[0014]计算电流和电压k时刻在d、q轴上的分量，计算公式为
[0015][0016]式(1)中，为基波的相角；
[0017]目标函数如下
[0018][0019]式(2)中，P
p
和Q
p
分别表示k时刻有功功率和无功功率的预测值，计算公式为
[0020][0021]式(3)中，X＇为暂态电抗，X
l
为静态部分的阻抗，E
d_p
和E
q_p
分别表示k时刻的电动势d、q轴上分量的预测值，计算公式为
[0022][0023]式(4)中，X＇为暂态电抗，T
d0
是转子开路时间常数，E
d
,E
q
分别为k时刻电动机的电动势在d、q轴上的分量，s为滑差，计算公式为
[0024][0025][0026]式(5)和式(6)中,T为识别周期，X、X＇和ω0分别为转子开路电抗、暂态电抗和转子角频率，计算公式为
[0027][0028]X
s
和X
r
分别表示感应电动机模型中的定子电抗和转子电抗，X
m
表示励磁电抗，R
r
表示转子电阻。
[0029]进一步地，基波相角根据功率因数Cosphi计算方法如下：
[0030]若预估系统侧为主导谐波源，谐波电压和谐波电流的参考方向为关联参考方向，谐波电压超前谐波电流相位差的推算方式为：当P＞0且Q＞0时，有谐波电压超前谐波电流相位差的推算方式为：当P＞0且Q＞0时，有取功率因数绝对值的反余弦；当P＞0且Q＜0时，有因数绝对值的反余弦；当P＞0且Q＜0时，有功率因数绝对值反余弦结果取负；当P＜0且Q＞0时，有180
°
减去功率因数绝对值反余弦；当P＜0且Q＜0时，有且Q＜0时，有功率因数绝对值反余弦减去180
°
；
[0031]若预估用户侧为主导谐波源，谐波电压和谐波电流的参考方向为非关联参考方向，谐波电压超前谐波电流相位差的推算方式为：当P＜0且Q＜0时，有取功率因数绝对值的反余弦；当P＜0且Q＞0时，有－功率因数绝对值反余弦结果取负；当P＞0且Q＜0时，有180
°
减去功率因数绝对值反余弦；当P＞0且Q＞0时，有－功率因数绝对值反余弦减去180
°
。
[0032]进一步地，动态部分阻抗和静态部分阻抗的计算公式分别为
[0033][0034]Z
C
＝R+j
·
X
l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0035]式(8)和式(9)中，Z
M
和Z
C
分别表示模型中动态部分阻抗和静态部分阻抗，j为复数单位。
[0036]进一步地，复合负载模型的基波阻抗Z
CM
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、选择以恒定阻抗模型为静态负载，感应电动机为动态负载的复合模型作为系统侧的结构；S2、选取待识别参数集，并给参数赋予初始值，利用经典的遗传算法，通过使预测的有功、无功功率与真实的有功、无功功率之间的相对误差最小，寻找到最优参数集；S3、利用最优参数集中的参数，计算复合模型中动态部分阻抗和静态部分阻抗；S4、利用由S3得出的动态部分阻抗和静态部分阻抗计算复合负载模型的基波阻抗；S5、利用由S4得出的基波阻抗计算第h次系统侧谐波阻抗；S6、利用由S5得出的第h次系统侧谐波阻抗，计算用户侧负荷A任意时刻第h次谐波的谐波责任。2.根据权利要求1所述的一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，其特征在于，选取参数集为θ＝{X
s
,X
m
,X
r
,T
d0
,R
r
,R,X
l
}，其中R和X
l
分别表示静态负载模型中的电阻和阻抗；X
s
和X
r
分别表示感应电动机模型中的定子电抗和转子电抗，X
m
表示励磁电抗，R
r
表示转子电阻，T
d0
是转子开路时间常数，并赋予初始值；获取系统某一时刻的基波测量数据，有功功率P、无功功率Q、功率因数Cosphi、电流I和电压U；计算电流和电压k时刻在d、q轴上的分量，计算公式为式(1)中，为基波的相角；目标函数如下式(2)中，P
p
和Q
p
分别表示k时刻有功功率和无功功率的预测值，计算公式为式(3)中，X＇为暂态电抗，X
l
为静态部分的阻抗，E
d_p
和E
q_p
分别表示k时刻的电动势d、q轴上分量的预测值，计算公式为式(4)中，X＇为暂态电抗，T
d0
是转子开路时间常数，E
d
,E
q
分别为k时刻电动机的电动势在d、q轴上的分量，s为滑差，计算公式为
式(5)和式(6)中,T为识别周期，X、X＇和ω0分别为转子开路电抗、暂态电抗和转子角频率，计算公式为X
s
和X
r
分别表示感应电动机模型中的定子电抗和转子电抗，X
m
表示励磁电抗，R
r
表示转子电阻。3.根据权利要求2所述的一种谐波小波动下用户侧谐波责任计算方法，其特征在于，基波相角根据功率因数Cosphi计算方法如下：若预估系统侧为主导谐波源，谐波电压和谐波电流的参考方向为关联参考方向，谐波电压超前谐波电流相位差的推算方式为：当P＞0且Q＞0时，有电压超前谐波电流相位差的推算方式为：当P＞0且Q＞0时，有取功率因数绝对值的反余弦；当P＞0且Q＜0时，有绝对值的反余弦；当P＞0且Q＜0时，有功率因数绝对值反余弦结果取负；当P＜0且Q＞0时，有180
°
减去功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文婷，高寒，安爱民，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：