[发明专利]一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法

说明书

本发明属于谐波源定位技术领域，具体涉及一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法，只需要配电网节点处测量的谐波电压数据、配网和负荷的参数，即可重构求解出配网内各节点处的谐波注入电流，从而达到主导谐波源的精确定位。与第一类方法相比，本发明仅需要几秒钟的时间即可实现精确的谐波源定位，快捷高效；相较于基于状态估计的方法，本发明不受嫌疑区域限制，可降低误判几率；相较于已提出的基于稀疏表示的定位方法，本发明不受背景谐波源的影响，且不需要主导谐波源可能位置的约束条件。经仿真实验验证，本发明具有良好的抗噪性，且N‑1稳定性较好。

技术领域

本发明属于谐波源定位技术领域，具体涉及一种基于节点谐波电压幅值的主导谐波源定位方法。

背景技术

近几年，现代电力电子技术推动柔性直流输电、新能源发电技术迅速发展，配电网中不仅包含电弧炉、电气化铁路等传统的非线性负荷，还包含大量整流设备，由此导致电力系统中谐波污染问题日益严重，这给配电网的经济运行及用户的安全用电造成了极大的影响。为有效治理电力系统中的谐波污染，保证配电网的经济运行及用户的安全用电，主导谐波源的精确定位至关重要，在此基础上才能进一步实现谐波污染责任的具体判定，解决谐波争端。

目前，谐波源的定位方法研究大致分为两个方向：其一是基于等效电路模型的定位方法，针对公共耦合点(Point of Common Coupling，PCC)处的电气量进行计算分析的方法，如谐波功率潮流方向法和基于谐波阻抗的方法等；其二是利用多节点的测量数据，通过算法分析实现谐波源定位的方法。第一类方法只能在某一节点处判断主导谐波源所在侧，在实际应用中需要首先判断谐波源可能区域，或对所有节点进行逐一排查，虽然原理简单但繁琐且成本较高；第二类方法则可避免对所有节点的逐一检查，利用广域测量数据实现谐波源定位，更具有工程研究价值和实际意义，因而受到越来越多相关学者的关注。鉴于第一类方法的原理与特点在其他文献中已有详尽阐述，这里仅简单介绍第二类定位方法。

第二类定位方法依据其采用算法原理的不同可分为：基于状态估计的方法、基于人工智能算法的方法和基于稀疏表示的定位方法。文献：Heydt,G.T.《Identification ofharmonic sources by a state estimation technique》首次提出基于状态估计的定位方法，利用监测数据对整个系统网络进行谐波状态估计，估算出各节点的谐波电压及支路谐波电流，从而判断谐波源的位置。文献：Du Z P,Arrillaga J,Watson N R,et al.《Identification of harmonic sources of power systems using state estimation》和文献：Meliopoulos A P S,Zhang F,Zelingher S《Power system harmonic stateestimation》从量测量和状态变量两方面改进了谐波状态估计法，然而基于状态估计的方法需要初步判断谐波源的嫌疑区域，一旦该步骤出现问题将会导致误判。文献Jain S K,Singh S N《Low-Order Dominant Harmonic Estimation Using Adaptive WaveletNeural Network》、Ferrero A,Prioli M,Salicone S《A fuzzy,metrology-soundapproach for the identification of the sources injecting periodicdisturbances in electric networks》、Saxena D,Bhaumik S,Singh S N《Identification of Multiple Harmonic Sources in Power System Using OptimallyPlaced Voltage Measurement Devices》分别提出了基于人工神经网络、模糊逻辑和群智能方法的谐波源定位方法，虽然可以达到快速精确的定位，但需要大量的训练样本，在工程上难以实现。文献：Liao H.《Power System Harmonic State Estimation andObservability Analysis via Sparsity Maximization》、林达斌,江亚群,黄纯,黄娟.《一种新的谐波、间谐波参数估计算法》、杨源,林圣,臧天磊,何正友,张钧,黄文《基于改进稀疏表示法的谐波源定位》提出了基于稀疏表示的定位方法，利用了谐波源的空间稀疏性，通过谐波注入电流的范数最小化求解电流向量，从而得到主导谐波源位置。但基于稀疏表示的定位方法受背景谐波源的影响较大，且将主导谐波源的位置局限于某几个节点处，这与实际中谐波源的随机性不符。