[发明专利]工业用户谐波源负荷分类识别方法

说明书

本发明提出一种工业用户谐波源负荷分类识别方法，其首先构建多谐波源负并联阻抗模型；其次对源信号数目进行估计；最后基于综合阻抗信号盲源分离对工业用户谐波源负荷进行分类识别。方法所得到的信号数目估计结果可以为综合阻抗信号盲源分离通道数确定提供依据。构建典型谐波源负荷阻抗信号频率特征库，该特征库所包含的不同类型谐波源负荷阻抗信号频率特征，能有效区分谐波源负荷类型。将综合阻抗信号盲源分离结果与典型谐波源负荷阻抗信号频率特征库进行对比，可以快速、准确识别工业用户所含谐波源负荷类型。

技术领域

本发明属于谐波源识别技术领域，尤其涉及一种工业用户谐波源负荷分类识别方法。

背景技术

随着能源结构的转型和国民经济工业化程度的迅速提高，电弧炉、大型变流设备、感应加热设备等常见工业谐波源负荷的数量不断增加，随之带来的谐波污染也日益严重。

工业用户的非线性设备是电网中主要的谐波源负荷，对其进行检测识别，不仅有助于提高电网公司的负荷管控水平，还能为实现用户的用电服务需求分析和电能质量治理方案制定提供重要的技术支撑。

工业用户负荷典型谐波源负荷主要分为电弧型和电力电子型两类。电弧型负荷一般包括电弧炉、电焊机等，该类型负荷谐波来源于其内部电弧工作特性；电力电子型设备一般为感应加热炉、变频器等，该类型设备对电网造成电能质量问题主要受整流部分的影响。不同类型的谐波源相应的谐波治理措施有所不同，谐波源分类识别是制定有针对性的谐波治理方案，提升治理效果并降低成本的重要基础。

目前的谐波源识别方法总体可分为两大类：一类是基于等效电路模型的方法，另一类是基于谐波状态估计的方法。前者通过建立等效模型，在公共连接点处划分出系统侧和用户侧，并依据不同的定位理论确定主谐波源侧。后者则根据网络拓扑结构和元件谐波参数建立参数矩阵，求解谐波状态估计方程并根据谐波注入有功功率的正负来识别谐波源。上述方法虽然能判断出用户是否有谐波源负荷，但无法对用户所含谐波源负荷具体类型进行区分。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明主要提出两个解决问题的设计点：

(1)基于用户母线综合负荷等值阻抗与各支路负荷等值阻抗线性叠加关系，提出一种估计构成综合等值阻抗信号的源阻抗信号数目的方法。

(2)基于上述信号数目估计结果，提出一种基于综合阻抗信号盲源分离的工业用户谐波源负荷分类识别方法。

其基于用户母线综合负荷等值阻抗与各支路负荷等值阻抗线性叠加关系，提出一种估计构成综合等值阻抗信号的源阻抗信号数目的方法，该方法所得到的信号数目估计结果可以为综合阻抗信号盲源分离通道数确定提供依据。构建典型谐波源负荷阻抗信号频率特征库，该特征库所包含的不同类型谐波源负荷阻抗信号频率特征，能有效区分谐波源负荷类型。将综合阻抗信号盲源分离结果与典型谐波源负荷阻抗信号频率特征库进行对比，可以快速、准确识别工业用户所含谐波源负荷类型。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种工业用户谐波源负荷分类识别方法，其特征在于：

首先，构建多谐波源负并联阻抗模型；其次对源信号数目进行估计；最后基于综合阻抗信号盲源分离对工业用户谐波源负荷进行分类识别。

进一步地，所述构建多谐波源负并联阻抗模型具体为：

(1)谐波源负荷等值时域电路模型

负荷模型采用电阻、电感串联的等效阻抗表示，设R和L分别为负荷等值阻抗参数中电阻性、电感性元件部分的参数；i(t)和u(t)分别为用户进线处监测点测量得的电流和电压瞬时值；E_s和Z_s分别为系统侧等值电压源和等值阻抗；

负荷端口的电压和电流关系式为：