[发明专利]一种基于稀疏独立分量分析的谐波阻抗估算方法

说明书

本发明公开了一种基于稀疏独立分量分析的谐波阻抗估算方法，首先测得公共耦合点处的谐波电压和谐波电流数据；然后将谐波电压和谐波电流作为已知混合量测信号，对混合量测信号进行中心化和白化处理；最后将阻抗矩阵Z作为未知混合矩阵A，以互信息最小化为准则，根据稀疏独立分量分析估算谐波阻抗矩阵，并最终求得谐波阻抗。本发明在克服了传统方法局限性的同时，也综合考虑到了谐波源在空间分布上呈现稀疏性这一电力系统实际情况，提高了谐波阻抗估算精度。

技术领域

本发明涉及电力系统谐波管理技术领域，具体为一种基于稀疏独立分量分析的谐波阻抗估算方法。

背景技术

非线性负荷在电网中的大量应用加剧了电网谐波污染，为了激励用户能够主动治理谐波，国际上提出了一种奖惩性方案，但是其前提是正确辨识谐波源并且划分各个用户的谐波责任。根据谐波责任指标因子，谐波阻抗是划分谐波责任的关键参数。系统谐波阻抗远远小于用户谐波阻抗，系统谐波阻抗的正确估算是谐波责任划分的前提。

目前，电力系统谐波阻抗估算主要是采用以线性回归法和波动量法为代表的“非干预式”方法，但是两种方法均受到背景谐波的影响，在背景谐波不满足要求的情况下，两种方法的估算精度会有不同程度地下降。近年来新兴的以独立分量分析为代表的盲源分离类方法在一定程序克服了上述两种方法的缺点，但其输出结果存在的次序不确定性和幅值不确定性的固有缺陷使其应用受到了限制。

在实际电力系统中，背景谐波的波动具有随机性，任一时刻、任一谐波源的谐波发射是相互独立并且不确定的。实际电力系统节点众多，结构复杂，但是并非所有负荷都会产生谐波，谐波负荷在空间分布上呈现稀疏性。因此，需要一种适应性更强的方法，在能够适应背景谐波随机波动的同时，也能够适应谐波负荷稀疏分布这一实际电力系统特性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于稀疏独立分量分析的谐波阻抗估算方法，在背景谐波波动具有随机性以及谐波源的空间分布呈现稀疏性的情况下，准确估算谐波阻抗，为谐波责任划分提供依据。技术方案如下：

一种基于稀疏独立分量分析的谐波阻抗估算方法，包括以下步骤：步骤1：基于诺顿等效电路和叠加定理，电力系统谐波阻抗估算分析公共耦合点处的系统谐波阻抗和用户谐波阻抗；系统侧和用户侧的诺顿等效电路模型的公共耦合点处的谐波电压和谐波电流的关系式为：

式中，V_pcc和I_pcc分别为公共耦合点处的量测谐波电压和量测谐波电流，Z_s和Z_c分别为未知系统侧和用户侧等效谐波阻抗，I_s和I_c分别为未知系统侧和用户侧等效谐波电流；

令：

其中，Y为2×P阶量测谐波电压和量测谐波电流矩阵，Z为2×2阶谐波阻抗矩阵，I为 2×P阶未知谐波源矩阵；

步骤2：采用稀疏独立分量分析对公共耦合点处的量测谐波电压和量测谐波电流进行分解，求得谐波阻抗矩阵；其数学模型为：

X＝AS

式中，X是M×T阶已知混合量测信号，A是M×N阶未知混合矩阵，S是N×T阶未知源信号；将上式改写为：

S＝A^-1X＝WX

式中，W＝A^-1，为分离矩阵，即混合矩阵A的逆矩阵；

将X＝AS与Y＝ZI比较，采用稀疏独立分量分析求解谐波阻抗矩阵。