[发明专利]一种采用相似特征匹配的局部不可观系统谐波源定位方法

权利要求书

1.一种采用相似特征匹配的局部不可观系统谐波源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于多端口网络等效原理，采用谐波电流移置法，将局部不可观系统转化为等效可观系统；

建立谐波源定位的等值模型，通过卡尔曼滤波算法求解谐波电流动态信息，以此确定谐波源疑似存在区域；

通过相关性计算，筛选不可观区域内主谐波源作用下的谐波电流状态量，并采用线性回归辨识边界节点状态量之间的回归系数，将其与区域内节点对应的等效参数进行匹配，将匹配度最高的节点视为主谐波源所在位置。

2.根据权利要求1所述的一种采用相似特征匹配的局部不可观系统谐波源定位方法，其特征在于，建立谐波源定位的等值模型的具体方法如下：

化简电力系统内的不可观节点，保留相关可观节点，将局部不可观系统转化为等效可观系统；

由此得到所述局部不可观系统化简后的表达式，记为：

其中，为等效后的节点导纳矩阵，为保留节点的电压，为原注入电流在边界节点上产生的等效电流；

进一步得到谐波源定位的等值模型如下：

式中，h表示谐波频次，为谐波量测量，含节点谐波电压与支路谐波电流；为系统等效后的谐波量测矩阵；为谐波电流；为谐波量测的噪声；表示复数域，上标m表示量测量数，上标n表示状态量数；

求解上述模型，当不可观区域内存在谐波源时，将在边界节点产生等效谐波电流。

3.根据权利要求1所述的一种采用相似特征匹配的局部不可观系统谐波源定位方法，其特征在于，求解谐波电流动态信息的具体方法如下：

根据谐波源定位等值模型中连续多个时刻的量测量，采用卡尔曼滤波算法对谐波的状态量进行迭代更新计算；

在预测阶段，谐波电流的预测值和先验误差通过下式获取：

其中，上标^－表示先验估计，上标⁺表示后验估计，下标k表示k时刻，下标k+1表示k+1时刻，即下一时刻，上标^表示估计值；A为状态转移矩阵；为k+1时刻的先验误差矩阵；为k时刻的后验误差矩阵；Q为系统噪声；为k时刻的后验状态估计值；表示k+1时刻的先验状态估计值，指谐波电流的预测值；

在校正阶段，谐波电流的最优估计值和后验误差通过下式获取：

其中，上标^-1为矩阵求逆；R为测量噪声；H为量测矩阵；K_k+1为k+1时刻的增益矩阵；z_k+1为k+1时刻的观测值；G为单位矩阵；为k+1时刻的后验误差矩阵；为k+1时刻的后验状态估计值，指校正后的谐波电流最优估计值；

谐波电流的动态信息围绕式至进行迭代更新；式预测k+1时刻状态量；式则表示真实值与预测状态量之间的误差；式通过计算增益矩阵来校正更新式中k+1时刻最优的状态量；式更新最优状态量与真实值之间的误差，以执行下一次迭代。

4.根据权利要求1所述的一种采用相似特征匹配的局部不可观系统谐波源定位方法，其特征在于，基于相似特征匹配定位谐波源，其具体方法如下：

定义不可观区域内存在主谐波源，即其余谐波源保持相对稳定，此时边界节点的等效谐波电流受主谐波源影响，边界节点谐波电流的波动特征同时取决于该主谐波源的波动特征，与该主谐波源的波动特征具有相似性，进而可知边界节点谐波电流之间存在一定的联系，因此进一步描述边界节点之间的等效谐波电流一般线性关系如下：

式中，为边界节点l的等效谐波电流；为边界节点r的等效谐波电流变量；为回归系数，对应主谐波源节点对应的等效参数；为常量；

对边界节点的谐波电流进行窗口划分，设定该划分的窗宽为n，窗口数为m，对每个窗口进行皮尔逊相关性计算，并选择相关性大于阈值α的谐波电流窗口，此时为主谐波源作用下的窗口；

对窗口内谐波电流进行线性回归，并辨识其回归系数，回归过程如下所示：

I_brh,l,real＝k_brh,r,real,1I_brh,r,real+k_brh,r,imag,1I_brh,r,imag+b₁ (9)

I_brh,l,imag＝k_brh,r,imag,2I_brh,r,real+k_brh,r,real,2I_brh,r,imag+b₂ (10)

式中，I_brh,r,real为边界节点r的等效谐波电流实部，I_brh,r,imag为边界节点r的等效谐波电流虚部，I_brh,l,real为边界节点l的等效谐波电流实部，I_brh,l,imag为边界节点l的等效谐波电流虚部，b为常量；

从上式总共得到四个变量系数，即k_brh,r,real,1、k_brh,r,imag,1、k_brh,r,real,2、k_brh,r,imag,2；将上述四个变量系数与区域内节点对应的等效参数进行匹配对比，定义匹配度评估指标g_match如下所示：

式中，k_true,real、k_true,imag即式节点对应的等效参数实部与虚部；

g_match越大，表明回归系数越接近节点对应的等效参数，主谐波源处于该节点的可能性越大；选取匹配度最高的节点，该节点即为主谐波源所处位置；

当相关性大于阈值α的谐波电流窗口不存在时，判定该局部不可观区域不存在主谐波源，只进行谐波源区域定位。