[发明专利]基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法

说明书

本发明涉及一种基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法。该方法基于谐波源外端口谐波电压和谐波电流之间的线性耦合关系，结合高斯过程回归实现谐波源通用不确定性模型的建立；还包括对谐波源通用不确定性模型的在线更新策略，在需要对谐波源进行实时监测分析的场景下，实现谐波源通用不确定性模型的在线更新。本发明方法所得到的估计结果是一个高斯分布，相比于精确值模型，可以从概率的意义上反映未考虑到的物理因素对谐波源特性的不确定性影响。同时，该建模方法具有精度高，参数求解方便等特点。此外，模型更新策略能够准确地跟踪谐波负荷的谐波特性变动，实现模型的在线更新，可以用于谐波应用于谐波负荷的异常行为和负荷变动监测等方面。

技术领域

本发明涉及一种基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法。

背景技术

近年来，电弧炉、电力机车等具有大容量、非线性、冲击性性质的负荷不断地大量接入电力系统，同时，电力电子技术在家用电器中的应用已十分普遍，这也使得居民负荷呈现出小容量、分散性的谐波源特性，使得中、低压配电网的谐波问题愈加严重，此外，谐波源的种类更加丰富多样，除了传统的电力机车、电弧炉等大容量非线性负荷，还有微网、分布式电源并网所需的换流器和采用电子电路的家用电器，而且电力电子电路拓扑和控制策略的多样性还会导致具体谐波特性的差异；其次，谐波产生的机理愈加复杂，谐波源的谐波发射特性不仅与自身的特点和工作状况有关，还会受到其他谐波源的影响，不仅如此，光伏、风电等分布式新能源受自然条件影响较大而具有间歇性，电动汽车充电桩的谐波特性与用户的使用习惯相关而存在时序上的规律性，即谐波源的谐波发射特性与电气量甚至非电气量均存在复杂的交互作用，这使得谐波源机理分析的难度日益增大

为了维持合格的电能质量，对谐波源进行建模以分析谐波产生的机理、谐波产生的影响、谐波源之间或谐波源与电网之间的交互影响是十分有必要的，是评估谐波危害和制定谐波抑制策略的前提，目前的谐波源模型可分为精确模型和通用模型：精确谐波源模型是通常用于深入研究某一类谐波源的谐波特性，因此其普适性不强，应用场景限制较大。因此频域角度分析谐波源外特性的通用模型是谐波源建模研究的重点。

目前的通用谐波源模型通常是将谐波源等效为基本电路元件的组合，利用其外端口电气量之间的关系是构建谐波源通用模型的最基本方法之一，如恒流源模型、诺顿等效模型等，但是谐波源种类繁多，谐波源的谐波发射特性与电气量甚至非电气量均存在复杂的交互作用，仅用电气量之间的关系来描述谐波源的谐波特性必然会产生偏差，而目前的通用模型均为精确值估计，难以充分反映未考虑到的物理因素对谐波源特性的不确定性影响，无法消除潜在的估计偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法，该方法所得到的估计结果是一个高斯分布，相比于精确值模型，可以从概率的意义上反映未考虑到的物理因素对谐波源特性的不确定性影响。同时，该建模方法具有精度高，参数求解方便等特点。此外，模型更新策略能够准确地跟踪谐波负荷的谐波特性变动，实现模型的在线更新，可以用于谐波应用于谐波负荷的异常行为和负荷变动监测等方面。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法，基于谐波源外端口谐波电压和谐波电流之间的线性耦合关系，结合高斯过程回归实现谐波源通用不确定性模型的建立。

在本发明一实施例中，一种基于高斯过程回归的谐波源通用不确定性建模方法实现如下：

谐波监测数据采集；

用偏相关性进行谐波监测数据降维；

结合谐波机理，设置高斯过程回归的均值函数和协方差函数；

用极大似然法求解谐波源通用不确定性模型参数，得到谐波源通用不确定性模型。

在本发明一实施例中，还包括对谐波源通用不确定性模型的在线更新策略，在需要对谐波源进行实时监测分析的场景下，实现谐波源通用不确定性模型的在线更新。