[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

说明书

本发明涉及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，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。该方法有利于对局部不可观系统中的谐波源进行准确定位。

技术领域

本发明属于谐波状态估计技术领域，具体涉及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。

背景技术

近些年，随着大量分布式电源接入电网中，谐波污染问题日益严重。谐波源定位是划分谐波源责任和采用经济手段惩治谐波问题的基础，具有重要的研究意义。然而，分布式电源具有强随机性和波动性，仅通过单一时刻断面下的量测量难以充分反映出谐波特性；此外，量测装置因成本限制，无法做到对电网信息的全面监测，系统的不完全可观性进一步加剧了谐波源定位的难度。因此，有必要研究在有限量测装置数量的前提下，如何有效利用谐波电流的动态信息，实现谐波源的准确定位。

对局部不可观系统中的谐波源进行定位，其模型通常为欠定方程，难以通过常规方法求解。目前，大多谐波源定位方法主要围绕谐波源的稀疏特性，采用压缩感知等算法求解欠定模型，重构出某一时间断面下的谐波源信号，但该类方法容易忽略谐波的波动特征，且易受测点位置等因素的影响，难以保证重构结果的准确度，容易对谐波源位置造成误判。另外，目前基于动态谐波状态估计的谐波源定位方法，通常需要保证系统完全可观的前提下才能够顺利完成对谐波源定位的目标，因此无法直接适用于局部不可观系统。

发明内容

本发明的目的在于提供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，该方法有利于对局部不可观系统中的谐波源进行准确定位。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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，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。

进一步地，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。

进一步地，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；