[发明专利]考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法

说明书

本发明提出了一种考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法。首先利用相似性测度原理筛选出背景谐波电压波动较小的数据段，再建立公共连接点谐波电压和谐波电流数据组散点图，采用OPTICS算法进行聚类排列，通过有序队列和可达距离选择合适的聚类参数，使采样数据能按系统阻抗值划分成不同簇，最后对不同簇的数据采用偏最小二乘法进行多谐波源责任划分。仿真分析验证了提出方法能够较好的减小背景谐波电压波动和系统阻抗变化给谐波责任划分带来的影响，适用范围更广。

技术领域

本发明属电力谐波分析技术领域，特别是涉及一种考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法。

背景技术

随着高渗透率分布式电源接入和电动汽车的普及，整流器、逆变器等大量电力电子装置的使用使得电力系统谐波污染问题日益严重。准确评估系统和各用户的谐波责任是治理谐波问题的前提。传统的谐波责任划分方法大多是在背景谐波电压波动较小以及系统阻抗恒定的情况下进行估算的。在实际运行的系统中，背景谐波电压通常存在波动现象，如光伏电源易受光照强度影响，其谐波发射水平和波动程度在一天中都处于变化状态。在责任划分中，通常将除关注用户外的区域计入系统侧，因此，电力系统运行方式改变、投切电容器组或无功补偿方式的变化等都可能导致系统阻抗发生变化，而考虑系统阻抗改变的责任划分相关研究却较少。

国内外对谐波责任划分已经进行了大量研究，其关键是准确估算谐波阻抗，主要有波动量法、线性回归法、独立随机矢量协方差特性法、盲源分离法等估算方法。波动量法通过谐波电压波动量和谐波电流波动量的比值来求解谐波阻抗，这种方法在系统谐波电压波动时误差较大，且该法仅适用于单用户谐波责任划分。独立随机矢量协方差特性法根据公共连接点处谐波电流与系统背景谐波只有弱的联系，利用随机矢量协方差特性抵消偏差量方程中背景谐波变动项,解得系统侧谐波阻抗；盲源分离法从谐波电压和谐波电流信息中分离系统侧和用户侧贡献电流信息以求系统阻抗，但要求源信号具有非高斯性；上面两种方法仅能区分系统侧和用户侧谐波责任，不能进行多谐波源责任划分。

目前多谐波源责任划分主要利用线性回归法，通过各谐波源在关注节点的贡献电压和该节点谐波电压与谐波电流的采样信息回归谐波阻抗，但在背景电压波动时必须进行数据筛选。

考虑阻抗变化的谐波责任划分研究较少，现有研究通常认为系统谐波阻抗变化是阶段性改变的。有研究提出一种根据斜率辨识谐波阻抗变化的方法，但当谐波阻抗变化同时伴随背景谐波电压波动时，谐波电压和谐波电流的斜率不再恒定，该种方法不适用。另有研究提出利用小波变换模极大值法检测出系统谐波阻抗发生改变的时间点，以此对测量数据进行分段处理，但当系统存在较大背景谐波电压波动时可能会干扰突变点的检测，从而影响数据段的划分。

鉴于此，本发明提出了考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法，利用相似性测度和OPTICS(Ordering Points to Identify the ClusteringStructure)算法筛选出背景谐波电压波动较小和系统阻抗恒定的数据段，应用范围更广。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法，包括以下步骤：

A、基于相似性测度筛选背景谐波电压波动较小的数据段；

B、基于OPTICS算法聚类出系统阻抗恒定的数据簇；

C、采用偏最小二乘法进行多谐波责任划分。

进一步，步骤A包括：

对谐波电压X和谐波电流Y时间序列采用相似性测度中皮尔逊相关系数进行筛选