基于波动量法的用户侧谐波发射水平实用化的估计方法

摘要

基于波动量法的用户侧谐波发射水平实用化的估计方法属于电能质量谐波治理领域，用于对供电侧和用电侧进行谐波污染的权责划分，属于将理论方法实用化的技术。本发明提出了运用波动量法进行用户侧谐波发射水平估计的完整流程，给出了量化供电侧谐波阻抗幅值估计值与实际值偏差的方法，为工程使用提供了供电侧谐波阻抗幅值估计值的精度，便于定量判断估计值是否满足工程精度要求。本发明从理论出发，考虑了实际工程中可能存在的多方问题。阐述了基于时变动态相量的波动量法的概念，改进了现有谐波阻抗估计算法，提出了适用性更广泛、精确度更高的最小二乘拟合算法来估计供电侧谐波阻抗，使得实用化流程更加符合电力系统的实际运行情况。

主权项

1.基于波动量法的用户侧谐波发射水平实用化的估计方法，其特征在于，用户侧谐波发射水平是描述某一用户侧谐波源接入电力系统时，在供电侧与用户侧的公共联结点PCC处所产生的谐波电压压降在供电侧的谐波波动和谐波阻抗相对于用户侧的谐波波动和谐波阻抗，能忽略不计的情况下，所述方法是在供电侧的计算机中依次按照以下步骤实现的：步骤(1)数据的采集与预处理，其具体步骤如下：步骤(1.1)负荷闭合时，用示波器在所述公共联结点PCC处采集t秒内的电压和电流步骤(1.2)用快速傅立叶变换FFT将时域信号变换为频域信号，获得所述电压电流的从基波到M次谐波的M个谐波分量，各次谐波分量均含有n_f个频域采样点，其中，$n_f=\frac{t}{0.02};$步骤(2)计算精度系数H值，所述精度系数H为供电侧谐波源在采样时产生的波动在所述公共联结点PCC处的总波动中所占的比重，在[0，1]范围内取值，其具体步骤如下：步骤(2.1)按照步骤(1.1)所述方法采集切负荷时的所述公共联结点PCC处的电压和电流依据步骤(1.2)所述方法获得各次谐波分量后，单独分析第h次谐波分量，其中h取1到N间任意整数，按照公式计算切负荷情况下第h次谐波电压的波动量值其中，i是采样点的序列号，i＝1…I，I＝n_f-n′_f，间隔点数n′_f为或步骤(2.2)按照步骤(1.1)所述方法采集未切负荷时的所述公共联结点PCC处电压和电流按照步骤(2.1)所述方法计算未切负荷情况下的第h次谐波电压的波动量值步骤(2.3)依据如下公式计算估计误差系数N_g和精度系数H：$N_g\left(i\right)=\left|\frac{\Delta {\stackrel{·}{V}}_{\mathrm{oh}}\left(i\right)}{\Delta {\stackrel{·}{V}}_{\mathrm{oh}}\left(i\right)-\Delta {\stackrel{·}{V}}_{\mathrm{ohs}}\left(i\right)}\right|,$$N_g=\frac{\underset{i=1}{\overset{I}{\Sigma }}{N}_g\left(i\right)}{I},$I＝n_f-n′_f，H＝N_g-1|；步骤(3)采用最小二乘拟合算法估计供电侧第h次谐波阻抗的幅值|Z_sh|，其具体步骤如下：步骤(3.1)对所述公共联结点PCC处进行量测，量测多次负荷切断与闭合情况下的数据，把每次负荷闭合时量测获得的数据与相隔时间t秒的后继负荷切断时量测的数据视为一组，把该组数据视为同一工况下量测的结果，按照步骤(2)所述的方法计算出各个数据组所对应的精度系数H值，步骤(3.2)从步骤(3.1)得到的各数据组对应的精度系数H值中，按照H＜0.05的原则筛选出满足工程精度要求的k组在所述公共联结点PCC处的电压电流数据，步骤(3.3)依据步骤(3.2)筛选出k组数据，获得k组未切负荷时量测的在所述公共联结点PCC处的电压电流数据，按照步骤(2.1)所述方法计算出未切负荷时各组数据的第h次谐波电压波动量第h次谐波电流波动量其中i＝1…I，步骤(3.4)采用最小二乘拟合算法分别估计所述k组数据的第h次谐波阻抗幅值|Z_sh(j)|，其中j＝1…k，具体方法是，对第h次谐波电压波动量的幅值ΔV_okh(i)、第h次谐波电流波动量的幅值ΔI_okh(i)逐一加和，获得和其中i＝1…I，以为横坐标、为纵坐标，采用最小二乘法拟合出一条斜率为|Z_sh(j)|的直线，步骤(3.5)根据步骤(3.4)计算结果获得k个供电侧的第h次谐波阻抗幅值估计值，形成数据集合步骤(4)计算第h次谐波阻抗幅值估计值的数据集的量测不确定度U₍₉₉₎与供电侧第h次谐波阻抗的幅值估计值的均值所述量测不确定度U₍₉₉₎是指数据集合内的估计值|Z_sh(j)|和真实值|Z_sh|^*的最大偏差有99％的概率小于U₍₉₉₎值，其具体步骤如下：步骤(4.1)依据如下公式计算的不确定度U₍₉₉₎′和供电侧谐波阻抗的幅值估计值的均值${\left|{\bar{Z}}_{\mathrm{sh}}\right|}^{\prime }=\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}\left|Z_{\mathrm{sh}}\left(j\right)\right|}{k},$$u=\sqrt{\frac{\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}{\left(\right|Z_{\mathrm{sh}}\left(j\right)|-{\left|{\bar{Z}}_{\mathrm{sh}}\right|}^{\prime })}^2}{k(k-1)}},$U₍₉₉₎′＝3u，步骤(4.2)根据步骤(4.1)获得的量测不确定度U₍₉₉₎′和供电侧谐波阻抗的幅值估计值的均值确定好点范围为依据该范围对数据集合进行坏点剔除，凡是在该区间范围外的点均视为坏点，保留下来的新数据集合为在该范围内的好点集合，步骤(4.3)依据步骤(4.1)所述方法，重新计算新数据集合的量测不确定度U₍₉₉₎以及供电侧第h次谐波阻抗的幅值估计值的均值步骤(5)依据步骤(4.3)求出的供电侧的第h次谐波阻抗的幅值估计值的均值按照公式计算第h次谐波发射水平其中为所述公共联结点PCC处的第h次谐波电流。