[发明专利]一种适用于风机接入配电网的谐波阻抗估算方法

说明书

本发明公开了一种适用于风机接入配电网的谐波阻抗估算方法，首先量测得到公共耦合点处谐波电压以及谐波电流，然后根据获取的谐波电流数据，采用自适应k‑means均值聚类算法对谐波电流进行数据处理，将分段后的谐波电流数据以及相应的谐波电压数据作为量测混合信号，以系统侧和风机注入谐波电流作为未知信号源，采用鲁棒独立分量分析算法求解未知混合矩阵，根据估计混合矩阵元素之间的代数关系，可求得系统侧谐波阻抗。本发明适应于风机注入谐波电流具有随机性、不确定性强等特性，并在一定程度上克服了鲁棒独立分量分析对野值极其敏感的缺点。

技术领域

本发明涉及电力系统谐波阻抗技术领域，具体为一种适用于风机接入配电网的谐波阻抗估算方法。

背景技术

在微电网、智能电网和能源互联网发展背景下，以风能为代表的分布式能源大量接入电网，给电网带来了新的谐波特性，由于风机系统中的变速器、变速箱等电力电子器件进行频率转换时会导致系统谐波的产生和传播，风机注入的谐波电流加剧了谐波污染。为了进一步遏制谐波污染，对风机接入配电网进行谐波责任划分是非常有必要的，而合理划分谐波责任的前提是准确估算谐波阻抗。

目前，电力系统主要采用“非干预式”的方法估算系统谐波阻抗，且以线性回归法和波动量法为代表。其中，线性回归法是通过拟合的方式得到回归系数，将回归系数作为谐波阻抗，但此方法受背景谐波影响较大；波动量法是利用谐波电压和谐波电流的波动比值符号来求解谐波阻抗，但要准确估计谐波阻抗的前提是谐波电压与谐波电流波动具有相同的趋势，显然风机接入电网，注入的谐波电流具有很强的随机性以及不确定性并不能满足这一条件，且此方法同样易受背景谐波影响；近年来，由于独立分量分析方法估算谐波阻抗时，受电网两侧谐波波动的影响较小而获得广泛应用，但是目前常用的快速独立分量分析方法收敛速度慢且有坏点的情况下会不收敛，作为一种改进的独立分量分析方法，稳健独立分量分析在估计精度和收敛速度上得到进一步提高，但是，此方法存在对野值极其敏感的缺点。

因此，考虑风机接入配电网，传统谐波阻抗估算方法存在一定的局限性，针对风机注入谐波特性的改变，提出一种适应性更强的方法是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于风机接入配电网的谐波阻抗估算方法，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于风机接入配电网的谐波阻抗估算方法，包括以下步骤：

步骤1：采集公共耦合点PCC(Point of Common Coupling)处的谐波电压U_pcc和谐波电流I_pcc数据

步骤2：采用自适应k-means均值聚类的方法对量测谐波电流I_pcc进行数据处理，得到k段谐波电流I_pcc-k以及对应的谐波电压U_pcc-k

步骤2.1：确定聚类数目k，首先输入PCC处谐波电流数据，然后根据评价指标误差平方和来确定最佳聚类数k，SSE会随着k的增大而减小，用斜率变化来判断当出现最大“拐点”时即是最佳聚类数k；其中，R_i为第i类包含的所有数据，p是第R_i类里的数据点，m_i是各类的中心点；

步骤2.2：迭代计算，确定最佳聚类数k后，首先任意选取k个聚类中心，计算所有数据点到各聚类中心的距离，将所有数据点相应地分配到离各自聚类中心最近的一类；

步骤2.3：更新聚类中心，以每一类的平均向量作为新的聚类中心，进行重新分配。

步骤2.4：迭代收敛，直到聚类中心不再变化即可获得k段聚类处理后的谐波电流数据I_pcc-k，然后根据聚类结果辨识得到相应的谐波电压数据U_pcc-k；