[发明专利]一种用于输电网谐波状态估计的量测配置方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量监控技术领域，涉及一种用于输电网谐波状态估计的量测配置方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源等大规模地接入电网。这些装置的开关动作向电网注入了大量的谐波。同时，电力系统中还存在电弧炉、电焊机等其他非线性负载。这些负载具有冲击性和不平衡的用电特性，因而成为电网的谐波源。谐波源迅速地由局部地区向整个电网扩散，电网中的谐波污染越来越严重，大大影响电能质量。电力系统中谐波问题日益突出，其对供电企业安全稳定运行及供用电双方的经济效益带来了巨大影响，已经成为供电部门和电力用户共同关心的问题。

不论从保证电力系统的安全、经济运行角度，还是从保证设备安全的角度来说，迫切需要对电力系统中的谐波污染加以监测、分析和治理。谐波状态估计对于研究电力系统的谐波分布具有很大的优越性。近年来，由于GPS和DSP技术的发展，谐波电压相量，谐波电流相量可以实现同步测量。这为谐波状态估计提供了比较精确的数据。然而现在谐波监测装置价格仍然比较昂贵，还不可能在全网实现安装，只在部分电网的主要节点安装。同时，谐波状态估计对于监测配置的数量和位置有很强的依赖性。若监测配置的数量不足或监测的位置不能满足要求，则只能估算出部分节点的谐波状态。

研究如何配置有限的量测装置，优化量测配置，从经济和实用的角度可以大大推动谐波状态估计的发展，对于弄清电力系统中的谐波分布或谐波状态，进而采取必要的措施对电力系统中的谐波进行抑制和治理具有重要的意义。

发明内容

技术问题：本发明针所要解决的技术问题是：提供一种用于输电网谐波状态估计的量测配置方法，有利于对整个网络进行谐波状态估计和谐波污染溯源，便于专业人员开展针对性治理，提高电网的安全稳定运行。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下的技术方案：

一种用于输电网谐波状态估计的量测配置方法，该方法包括以下步骤：

步骤10)获取输电网网络拓扑结构；

步骤20)采集网络信息：采集输电网中量测子站信息和负荷侧的谐波源信息；

步骤30)校验数据完整度：对步骤20)采集的网络信息进行完整度校验，若满足完整度要求，则进入步骤40)；否则返回步骤20)，重新采集网络信息；

步骤40)数据预处理：基于步骤10)中获取的输电网网络拓扑结构，获得第一网络拓扑结构矩阵，对第一网络拓扑结构矩阵进行处理，获得第二网络拓扑结构矩阵；基于步骤20)采集的网络信息，获得第一网络可观性矩阵，对第一网络可观性矩阵进行处理，获得第二网络可观性矩阵；

步骤50)对输电网进行量测配置。

作为优选方案，所述的步骤10)中，获取输电网网络拓扑结构包括：首先判别输电网中的母线和支路数目，然后根据输电网中的各节点空间布局以及节点、支路之间的电气连接方式，确定输电网网络拓扑结构。

作为优选方案，所述步骤20)中，采集网络信息包括：

步骤201)采集输电网中量测子站信息：根据输电网，采集输电网中划分的量测子站信息，量测子站信息包括输电网中量测子站数目，各个量测子站中能够进行量测配置的母线数目及其编号、支路数目及支路首末节点编号，然后将量测子站信息存入数据库中，形成系统量测子站数据库；

步骤202)采集负荷侧的谐波源信息：根据输电网网络所接负荷，判别所接负荷是否为谐波源，将负荷侧的谐波源信息存入数据库中，形成系统负荷侧数据库。

作为优选方案，所述的判别所接负荷是否为谐波源的过程为：根据所接负荷的类型以及是否向输电网注入谐波电流来判别所接负荷是否为谐波源，当负荷类型为线性负荷时，所接负荷不是谐波源；当负荷类型为非线性负荷或负荷类型不能确定时，所接负荷是谐波源。

作为优选方案，所述步骤30)中，进行完整度校验的过程为：获取输电网中所有量测子站信息，以及判别所有节点所接负荷是否为谐波源，则满足完整度要求；否则不满足完整度要求。

作为优选方案，所述的步骤40)中，获得第二网络拓扑结构矩阵具体包括：

步骤4011)初始化第一网络拓扑结构矩阵A为全零矩阵；A为n×n维矩阵；其中，n为输电网网络节点数；

步骤4012)将第一网络拓扑结构矩阵A对角线上的参数均设为1，同时基于步骤10)获取的网络拓扑结构，将网络中所有支路对应的各个矩阵参数均设为1，从而构建第二网络拓扑结构矩阵。

作为优选方案，所述的步骤40)中，获得第二网络可观性矩阵具体包括：