[发明专利]基于互近似熵与聚类的多谐波源谐波责任划分方法

说明书

本发明公开了一种基于互近似熵与聚类的多谐波源谐波责任划分方法，包括步骤：(1)通过判断互近似熵值的大小，筛选出有效的谐波电压、电流数据，形成新的数据集A；(2)调用DBSCAN聚类算法对数据集A进行聚类分析，设置参数ε与MinPts的值，针对不同的系统谐波阻抗划分为不同的类；(3)根据每个类簇的谐波数据，取出相对应时刻的馈线电流数据，利用最小二乘多元线性回归方法对谐波阻抗进行计算，得到谐波责任划分结果。本发明能够计及系统阻抗发生改变的情况，且对单谐波源与多谐波源均具有很高的准确性，应用价值和前景巨大。

技术领域

本发明属于电力系统谐波分析技术领域，尤其涉及一种基于互近似熵与聚类的多谐波源谐波责任划分方法。

背景技术

随着大量的电力电子设备接入电网，其造成的谐波污染已成为影响电网电能质量的突出问题之一。为避免电能质量纠纷，有效抑制电网中的谐波污染，国际上提出了“奖惩性”监管方案。而实施该方案的重要前提条件是对电力用户的谐波贡献责任进行有效的评估。

谐波责任划分的关键是准确估算谐波阻抗。现有的谐波阻抗估计方法主要分为非干预式和干预式两类。干预式通过在系统中制造短时扰动，利用公共连接点(Point ofCommon Coupling，PCC)处的暂态谐波电压和电流增量的计算来实现谐波阻抗的估计。主要包括谐波电流注入法、投切电容器法等。非干预式的方法主要包括波动量法、回归法等。由于干预式法会对电网造成扰动，并且工程实验成本较高，方法实施难度较大。因此，目前的研究主要集中在对非干预式方法的优化上。

然而目前非干预式方法以大都基于系统谐波阻抗不变的情况，而考虑到系统阻抗改变的研究甚少。在实际运行的系统中，设备的投入、无功补偿的改变等都会导致系统谐波阻抗改变，从而直接影响谐波责任划分的结果。因此，应在监测时间段内对谐波阻抗变化进行有效识别后，再计算对应系统谐波阻抗下的谐波责任，才能保证谐波责任划分结果的准确性。

针对以上问题，一种考虑到阻抗改变、能够大限度地避免背景谐波带来的干扰、且能准确计算在不同系统谐波阻抗情况下的谐波责任的多谐波源谐波责任划分方法是亟需解决的问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于互近似熵与聚类的多谐波源谐波责任划分方法，采用互近似熵算法筛选出有效的谐波电压电流数据区段，最大限度的避免背景谐波带来的干扰；然后利用DBSCAN聚类算法对所保留的数据进行聚类分析，以划分好的各个类簇数据为基础计算在不同系统谐波阻抗情况下的谐波责任。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于互近似熵与聚类的多谐波源谐波责任划分方法，包括步骤：

(1)通过判断互近似熵值的大小，筛选出有效的谐波电压、电流数据，形成新的数据集A；

(2)调用DBSCAN聚类算法对数据集A进行聚类分析，设置参数ε与MinPts的值，针对不同的系统谐波阻抗划分为不同的类；

(3)根据每个类簇的谐波数据，取出相对应时刻的馈线电流数据，利用最小二乘多元线性回归方法对谐波阻抗进行计算，得到谐波责任划分结果。

进一步地，所述步骤1具体包括：

(1.1)采集电压、电流谐波数据，进行归一化处理，并将其分为n个数据区段，每个区段包含L个数据点；

(1.2)计算每个数据区段内的互近似熵值CAE，将其与设定阈值比较，筛选出有效的谐波电压、电流数据，成新的数据集A。

进一步地，所述步骤1.2具体包括：两个不同的时间序列分别为i(t)和j(t)，对i(t)和j(t)构造N-m+1个m维矢量X_p、X_q：

X_p＝[i(p),…,i(p+m-1)],p＝1,2,…,N-m+1 (2)