一种实时估计电网谐波阻抗的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种实时估计电网谐波阻抗的方法及装置，其中，方法包括：步骤S1，实时采集公共连接点电压数据和电流数据，对采集的数据进行傅里叶变换，获取某一次的谐波电压及谐波电流作为观测数据；步骤S2，通过预建立的用于估计先验状态变量的预测模型以及用于更新后验状态变量的观测模型，得到谐波电压估计值；步骤S3，根据所述谐波电压估计值计算得到谐波阻抗。本发明专利技术可以快捷、简便地实时估计电网谐波阻抗，解决了现有方法仅能离线估计谐波阻抗的问题，为谐波治理工作提供一个实时、准确的参考。参考。参考。

【技术实现步骤摘要】
一种实时估计电网谐波阻抗的方法及装置


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种实时估计电网谐波阻抗的方法及装置。

技术介绍

[0002]现在电力系统中，高比例清洁能源和高比例电力电子装置的并网方式使得系统呈现出强非线性系统结构，进而在电能转换过程中会有大量谐波生成，如逆变器的脉宽调制(Pulse width modulation，PWM)调制过程，非线性负载等谐波源。脉宽调制过程中的控制策略或死区效应都是产生大量谐波的主要原因，并且谐波呈现出宽频域特征。又因传输系统大量使用电缆作为输电线路，电缆的分布电容与发电系统阻抗、电网阻抗交互作用将诱发谐波在系统谐振条件下的谐波放大现象，可能导致整个系统中谐波含量超标，因此公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)处的谐波治理成为一个热点研究课题。
[0003]由于发电系统侧的谐波阻抗可以根据具体参数准确计算，谐波治理的首要任务是准确估计出电网系统及负荷侧的谐波阻抗。然而电网系统及负荷侧的谐波阻抗是一个随时间变化的参数，因此准确估计出电网侧的谐波阻抗是谐波治理的前提。目前谐波阻抗的分析方法主要分为侵入式方法和非侵入式方法。
[0004]侵入式方法是向系统中注入谐波然后在公共点处提取数据；或者投切线路，然后再测量投切后的数据进行谐波阻抗估计。侵入式法的缺点是可能增加系统的总谐波含量，影响电能质量，更严重的是改变系统的稳态工作点。非侵入式方法不会额外增加谐波，也不会改变原有系统的稳态运行工作点，是一种通过提取已知数据对谐波阻抗进行估计的方法。目前常见的方法有：波动量法，回归法，独立随机矢量法，独立分量法等。
[0005]这些方法的前提假设为电网阻抗不变，或者在短时间内不变。通过提取PCC点处的谐波电压、谐波电流数据，对提取的数据进行傅里叶变换，保存某一频次的谐波电压和谐波电流，再根据不同的估计算法进行离线谐波阻抗估计。然而估计出的谐波阻抗是一个过去式的阻抗，不能反应当前真实的谐波阻抗状态。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种实时估计电网谐波阻抗的方法及装置，以实现实时估计谐波阻抗，为谐波治理工作提供实时、准确的参考。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种实时估计电网谐波阻抗的方法，包括：
[0008]步骤S1，实时采集公共连接点电压数据和电流数据，对采集的数据进行傅里叶变换，获取某一次的谐波电压及谐波电流作为观测数据；
[0009]步骤S2，通过预建立的用于估计先验状态变量的预测模型以及用于更新后验状态变量的观测模型，得到谐波电压估计值；
[0010]步骤S3，根据所述谐波电压估计值计算得到谐波阻抗。
[0011]进一步地，所述预建立的预测模型为：
[0012]U
lk|k
‑1＝U
lk
‑1。
[0013]其中，U
l
＝I
l
Z
l
为谐波电压，U
lk|k
‑1和U
lk
‑1分别为谐波电压在第k时刻的先验估计值和第k
‑
1时刻的后验估计值。
[0014]进一步地，根据公共连接点的电压数据、电流数据建立观测模型，公共连接点处有如下关系式：
[0015]U
PCC
+I
PCC
Z
l
＝I
l
Z
l
[0016]将上式变换为第k时刻的关系为：
[0017][0018]以方差最小作为适应度函数，有
[0019][0020]其中，m＝t
e
f
s
，t
e
为谐波阻抗估计的时间间隔，f
s
为采样频率，m为采样长度；
[0021]在方差最小前提条件下，得到观测模型为：
[0022][0023]其中，分别为PCC处电压、电流在第k时刻的观测值。
[0024]进一步地，所述步骤S2通过预建立的预测模型和观测模型，将谐波电压作为卡尔曼滤波算法迭代的状态变量，用x表示，得到状态变量的预测方程为：
[0025]x
k|k
‑1＝x
k
‑1+Q
k
[0026]其中，Q
k
表示模型误差，模型误差的协方差表示为Q，用于反应预测模型的准确度。
[0027]进一步地，先验状态变量预测方差和卡尔曼增益分别表示为：
[0028]P
k|k
‑1＝P
k
‑1+Q
[0029]M＝P
k|k
‑1(P
k|k
‑1+R)
‑1[0030]其中，R表示观测数据误差的协方差。
[0031]进一步地，利用迭代的结果，得到最终后验状态变量估计值和后验估计方差分别为：
[0032][0033]P
k
＝(1
‑
M)P
k|k
‑1。
[0034]进一步地，所述步骤S2中，将得到的谐波电压估计值代入适应度函数，使得方差最
小的谐波电压值为最优谐波电压估计值。
[0035]进一步地，将所述最优谐波电压估计值代入中，计算得到谐波阻抗Z
l
的值。
[0036]进一步地，通过调节采样数据的采样频率f
s
和采样长度m来调节谐波阻抗估计的时间间隔t
e
；并且当公共连接点处电压、电流的采样频率固定后，通过改变采样点数来调节谐波阻抗估计的时间间隔，且满足
[0037]本专利技术还提供一种实时估计电网谐波阻抗的装置，包括：
[0038]采集模块，用于实时采集公共连接点电压数据和电流数据，对采集的数据进行傅里叶变换，获取某一次的谐波电压及谐波电流作为观测数据；
[0039]第一计算模块，用于通过预建立的用于估计先验状态变量的预测模型以及用于更新后验状态变量的观测模型，得到谐波电压估计值；
[0040]第二计算模块，用于根据所述谐波电压估计值计算得到谐波阻抗。
[0041]实施本专利技术具有如下有益效果：不需要假设电网谐波阻抗在短时间内不变，而是可以通过选择数据采样频率和总采样时间段来调节谐波阻抗估计的时间间隔，当采样频率足够高，总采样时间段足够小时，估计一个实时变化的谐波阻抗；快捷、简便地实时估计电网谐波阻抗，解决了现有方法仅能离线估计谐波阻抗的问题，为谐波治理工作提供一个实时、准确的参考。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时估计电网谐波阻抗的方法，其特征在于，包括：步骤S1，实时采集公共连接点电压数据和电流数据，对采集的数据进行傅里叶变换，获取某一次的谐波电压及谐波电流作为观测数据；步骤S2，通过预建立的用于估计先验状态变量的预测模型以及用于更新后验状态变量的观测模型，得到谐波电压估计值；步骤S3，根据所述谐波电压估计值计算得到谐波阻抗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预建立的预测模型为：U
lk|k
‑1＝U
lk
‑1。其中，U
l
＝I
l
Z
l
为谐波电压，U
lk|k
‑1和U
lk
‑1分别为谐波电压在第k时刻的先验估计值和第k
‑
1时刻的后验估计值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据公共连接点的电压数据、电流数据建立观测模型，公共连接点处有如下关系式：U
PCC
+I
PCC
Z
l
＝I
l
Z
l
将上式变换为第k时刻的关系为：以方差最小作为适应度函数，有其中，m＝t
e
f
s
，t
e
为谐波阻抗估计的时间间隔，f
s
为采样频率，m为采样长度；在方差最小前提条件下，得到观测模型为：其中，分别为PCC处电压、电流在第k时刻的观测值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2通过预建立的预测模型和观测模型，将谐波电压作为卡尔曼滤波算法迭代的状态变量，用x表示，得到状态变量的预测方程为：x
k|k
‑1＝x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊丽娟，李鸿鑫，安宇，程卓，蒲杨，徐方维，舒勤，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：