[发明专利]实时获取配电网非线性负荷等值阻抗参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取配电网技术参数的方法，特别是一种实时获取配电网等值阻抗参数的方法。

背景技术

随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，配电网中非线性负荷设备的使用也急聚增多，非线性负荷产生出大量的谐波电流或谐波电压，并注入到配电网中，致使配电网各处的电压信号和电流信号造成畸变，显著地降低了配电网的电能质量，不仅对电力系统的一些重要设备产生重大影响，而且对广大用户产生严重危害。非线性负荷引发的谐波对配电网所产生的危害主要表现在：

1、谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。其中，大量的三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

2、谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，从而使用电设备寿命明显缩短，直至最终损坏。

3、谐波会引起电网谐振，容易将谐波电流放大几倍甚至数十倍，对电力系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

4、谐波会导致断电保护和自动装置产生误动作，造成不必要的供电中断和损失。

5、谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

6、谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

7、谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

8、谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。

由于非线性负荷引发的谐波对配电网造成正弦波畸变所带来的上述危害，因此，准确识别出配电网中的非线性负荷设备，对明确电力系统电压电流的污染责任，并对谐波源进行准确治理，从而提高供电质量、确保电力系统安全、降低电力运行成本，这都有着十分重要的意义。

目前，对非线性负荷设备识别的常用方法是：依据负荷端口上实时采样检测的电压信号和电流信号，根据微分方程建立非线性负荷等值阻抗参数与电压电流信号之间的关系，采用最小二乘估计方法来获取非线性负荷等值阻抗参数，即需要至少两个时刻的采样数据才可以求解出一组阻抗参数值。然而，采用最小二乘估计方法来获取非线性负荷等值阻抗参数具有两个缺点：一是利用差分来代替求导，这样易导致截断误差，而且只有在电压电流信号波形光滑且采样频率较高的情况下才有效，显然实际情况很难满足这样的条件；二是假定最小二乘估计区间内的非线性负荷等值阻抗参数不变化，此时若采样频率过大，会导致测量矩阵奇异，求取结果完全不正确，若采样频率过小，对于严重非线性负荷，其求取结果也将仍然完全不正确。由此，依据负荷端口上采样检测的电压电流信号，现有方法不能正确求取非线性负荷等值阻抗参数。

目前常采用的最小二乘法的思想是最少需采用两个点进行求解，以下的分析均采用两点最小二乘法进行分析。若采样频率过小，假设两点上的测量值相差很大，则用两点求解的结果与真实的测量值相差很大。例如：实际中R在t1上的测量值为1，t2上的测量值为1000，那么采用最小二乘法求解的结果将位于1和1000之间。然而，计算误差时，无论如何计算，误差都很大。主要原因是采用两点法求解的时候只能得到一个值，而该值的计算依赖于t1，t 2两个点的测量值，若两点测量值的差值很大，必导致计算不正确。若采样频率过大，两点上的测量值相差过小，易导致测量矩阵奇异，计算结果不正确。例如：实际中u在t1上的测量值为1，t2上的测量值为1.0001，i在t1上的测量值为0.5，t2上的测量值为0.50005，则所建立的两个方程线性相关，即相当于一个方程求解两个未知参数值，这样也会导致求解错误。

发明内容

本发明的目的就是提供一种实时获取配电网非线性负荷等值阻抗参数的方法，该方法所获取的配电网非线性负荷的等值参数即时而且准确，准确率达到95％以上。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有如下的步骤：

(1)、采集配电网的电信号u(t)、i(t)：

用信号采集器实时获取配电网上任何一处的电信号，即通过配电网该处的电压瞬时信号u(t)和电流瞬时信号i(t)，从而获得随时间变化且成双配对的一系列电信号u(t)、i(t)的序列值，获取电信号u(t)、i(t)的时间间隔为T，且0.05ms≤T≤5ms；