[发明专利]一种基于非同步数据的谐波状态估计方法

说明书

本发明公开了一种基于非同步数据的谐波状态估计方法，包括以下步骤：S1、获取电能质量监测系统中主变压器被监测节点的电能质量监测记录数据；S2、根据电能质量监测记录数据和电力系统节点功率方程，构建基于非同步数据的谐波状态估计模型；S3、判断谐波状态估计模型可观矩阵是否满秩，若是，则电力系统网络可观，并进入步骤S4，若否，则电力系统网络不可观，根据注入等效推论增加布点，直到电力系统网络可观，并进入步骤S4；S4、建立解谐波状态目标函数，采用非线性优化算法求解谐波状态估计模型，得到电力系统网络的谐波状态估计值；本发明解决了如何利用我国现有电能质量在线监测系统进行谐波状态估计的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种基于非同步数据的谐波状态估计方法。

背景技术

随着分布式能源并网与电力电子设备的普遍使用，电力系统的谐波污染日益严重。谐波监测是治理谐波的前提，但考虑到测量装置的价格，监测所有节点、支路的谐波状态是不现实的，因此根据有限测量数据估算整个系统的谐波状况，对电力系统谐波治理具有重要意义。

已有的谐波状态估计模型大多基于理想化同步谐波数据建立，未考虑非实时、非同步等现实困难，致使其准确性在应用中难以得到保证。2012年以来，国家电网公司全面开展电能质量在线监测系统建设与实施，该系统已全面实现对110kV及以上电压等级主网回路、设备和电网电压考核点的运行数据自动采集。相比于理想化的谐波测量系统，电能质量在线监测系统的建设更加广泛，谐波数据测量更为全面。然而，考虑到数据通信、存储难度，该平台记录的谐波数据为3分钟统计值，其数据实时性、时间同步性均弱于理想化的谐波量测系统，故如何利用我国现有电能质量在线监测系统进行谐波状态估计是一件具有挑战与实际价值的工作。

同时现有方法均无法较好地应用于本发明问题中，其主要原因包括：1)现有电能质量监测系统仅提供节点注入功率，不包含支路潮流、节点向量与支路向量等，因此同步相量测量(Phasor Measurement Unit，PMU)相关的可观性分析法不适用；2)传统状态估计变量与本文状态估计变量不同，系统拓扑可观性分析的适用性不足。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于非同步数据的谐波状态估计方法解决了如何利用我国现有电能质量在线监测系统进行谐波状态估计的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于非同步数据的谐波状态估计方法，包括以下步骤：

S1、获取电能质量监测系统中主变压器被监测节点的电能质量监测记录数据；

S2、根据电能质量监测记录数据和电力系统节点功率方程，构建基于非同步数据的谐波状态估计模型；

S3、判断谐波状态估计模型可观矩阵是否满秩，若是，则电力系统网络可观，并进入步骤S4，若否，则电力系统网络不可观，根据注入等效推论增加布点，直到电力系统网络可观，并进入步骤S4；

S4、建立解谐波状态目标函数，采用非线性优化算法求解谐波状态估计模型，得到电力系统网络的谐波状态估计值。

进一步地，步骤S1中电能质量监测记录数据包括：谐波电压幅值、谐波电压非同步相角、谐波有功功率和谐波无功功率。

进一步地，步骤S2中电力系统节点功率方程为：