背景谐波波动情况下的谐波责任定量计算

谐波污染给电力系统带来多方面的危害,对污染责任进行定量划分已经成为电能质量管理中刻不容缓的问题。已有文献主要针对背景谐波不变的情况,而实际中背景谐波是随时间发生变化的。文章提出了细分复数域极大似然估计方法,实现了在背景谐波波动情况下等效谐波阻抗的准确计算,并进而定量确定关注谐波源对特定母线的谐波污染责任。通过将波动的背景谐波细分成变化分量和近似不变分量,推导得到了以矩阵语言表达的细分复数域极大似然估计方法。对IEEE 14节点系统进行仿真,结果表明所提方法在背景谐波波动情况下计算关注谐波源对特定母线的谐波污染责任是有效的。     

基于互信息数据优选的系统侧谐波阻抗估计

谐波阻抗求解是谐波治理和合理谐波责任划分的前提。现有的谐波阻抗估计方法需要满足背景谐波波动小且用户侧谐波阻抗远大于系统侧谐波阻抗的条件。但电力系统中大量电力电子设备的使用导致这些条件可能难以满足。因此,本文提出一种基于互信息数据优选的系统侧谐波阻抗估计方法。首先通过独立分量分析(independent component anal-ysis, ICA)求解系统侧谐波电流,再筛选公共连接点(point of common coupling, PCC)处谐波电流与系统侧谐波电流互信息小的数据段,最后利用所筛数据段所对应的PCC处谐波电流与系统侧谐波电压协方差为零的特性估计谐波阻抗。与现有方法比较,本文所提出的方法在两侧谐波阻抗不满足远大于的情况下系统侧谐波阻抗估计结果更准确,适用范围更广泛。文章通过仿真实验和实测数据分析检验了该方法的有效性。     

谐波责任定量评估的邻域多点测量方法

准确计算公共连接点处系统侧等效谐波阻抗是谐波污染责任定量划分的前提。为进一步提高计算等效谐波阻抗的准确性,提出了邻域多点测量方法。该方法通过测量关注母线邻域内的主要谐波源信息,解释了背景谐波电压的大部分组成,降低了回归模型中常数项的波动性,从而构建了更为准确计算等效谐波阻抗的复数域线性回归模型。由于邻域内各主要谐波源的谐波电流产生交互影响,回归模型可能存在较为严重的相关性,因此复数域线性回归模型无法通过常规的最小二乘方法求解。仿照实数域偏最小二乘方法的构造,理论推导了复数域偏最小二乘方法,实现了带严重自相关性的复数域线性回归模型计算。采用IEEE 14节点系统进行仿真,结果表明与传统方法相比,所提方法能够得到更加准确的谐波责任估计。     

基于泛正态阻抗云的谐波发射水平估计

提出了一种基于泛正态阻抗云的用于估计系统侧谐波阻抗及谐波电压发射水平的方法。首先,从波动量法的基本原理入手,通过理论分析得出利用波动量比值计算系统谐波阻抗的关键是辨识出更接近于系统谐波阻抗的波动量比值样本;其次,通过对波动量比值概率分布特征的研究,提出其泛正态分布的特征满足正态云模型的适用条件,从而利用逆向云发生器计算云的数字特征;最后,基于云模型的"3En'规则",确定阻抗筛选阈值,进而由筛选合格的样本估计系统谐波阻抗及谐波电压发射水平。对理论模型的仿真和实际工程算例的验证证明所提方法的准确性和有效性。     

谐波阻抗估计的非光滑部分线性回归方法

系统谐波阻抗的估计是电能质量研究领域的难点。波动量法作为工程上计算系统谐波阻抗的成熟方法,在背景谐波波动占主导的情况下是失效的。为了弥补波动量法的缺陷,提出了系统谐波阻抗计算的非光滑复数域部分线性回归模型,设计了细分迭代算法,实现了模型的求解。所提方法不仅能够在背景谐波波动占主导的情况下计算系统谐波阻抗,也能够在背景谐波波动不占主导的情况下实现系统谐波阻抗的准确计算。仿真算例和实际测试数据验证了所提方法的有效性。     

系统谐波阻抗估计的自适应K均值聚类方法

传统系统谐波阻抗估计的主导波动量法以及阻抗归一化法,需要人工手动调整筛选参数和边界条件,主观性强且不易精确。为了弥补这些缺陷,提出谐波阻抗计算的自适应K均值聚类方法。首先对测量点处的谐波电压和谐波电流数据进行分组回归,计算一系列系统谐波阻抗的近似值;然后利用自适应K均值聚类方法对近似值进行聚类;最后,在定义紧密度指标的基础上,选择紧密度最优的聚类中心作为系统谐波阻抗估计结果。仿真验证和实测数据表明:与传统主导波动量法和阻抗归一化法相比较,自适应K均值聚类方法不仅能够提高估计精度,而且能够实现无需人工干预的自适应计算。     

考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分

当背景谐波电压波动和系统阻抗变化时,传统的谐波责任划分方法难以准确评估谐波责任,对此情况,提出一种考虑背景谐波电压波动和阻抗变化的多谐波责任划分方法.首先利用相似性测度原理筛选出背景谐波电压波动较小的数据段;再建立公共连接点谐波电压和谐波电流数据组散点图,采用OPTICS算法进行聚类,使采样数据能按系统阻抗值划分成不同簇;最后对不同簇的数据采用复数域偏最小二乘法进行多谐波责任划分.仿真分析验证了提出方法能够较好地减小背景谐波电压波动和系统阻抗变化给谐波责任划分带来的影响.     

基于自适应卡尔曼滤波残差分析的谐波检测

针对卡尔曼滤波在电力系统谐波检测精度不高的问题,提出了基于最大似然卡尔曼滤波残差分析的谐波检测方法。最大似然卡尔曼滤波通过使用最大似然自适应地优化误差协方差矩阵和初始条件参数,实现对谐波扰动幅值的预估与校正,克服了传统卡尔曼滤波精度不高和易发散的问题。同时,利用估计残差的奇异性可检测谐波干扰的起止点。仿真结果表明,该方法能准确检测出动静态谐波信号的幅值,其估计残差可以快速准确地识别出谐波干扰出现的起止时刻。     

基于复值独立分量分析的配电网谐波状态估计

针对独立分量分析算法在谐波阻抗未知条件下无法准确估计谐波电流幅值的问题,提出基于复值独立分量分析法的相量比例系数计算方法,来估计谐波电流的幅值和相位。首先采用复值独立分量分析法估计谐波电流相量初始值;然后考虑到系统侧等效阻抗远小于负荷侧等效阻抗,忽略线性负荷对谐波电流的分流作用,推导出2种不同情况下相量比例系数的计算方法;最终确定谐波电流幅值和相位。利用IEEE 14节点配电网系统和某地区局域电网对该方法进行验证,并与现有独立分量分析法对比,结果表明该方法能在谐波阻抗未知条件下准确地估计出谐波电流幅值和相位。     

基于时序聚类及改进Pettitt的系统谐波阻抗估计

针对谐波电压与电流数据出现严重无序性,导致常规非干预式方法难以对系统谐波阻抗进行准确的实时估计,提出一种基于时序聚类及改进Pettitt的系统谐波阻抗估计方法。首先,运用时序聚类中互相关系数原理使谐波电压和电流序列平移对齐并筛选出强相关性的数据。然后,为了规避阻抗突变的影响,提出基于二元分割的Pettitt方法对阻抗突变点进行检验。最后,使用再生权最小二乘法,通过赋权重系数进一步减小异常值对结果的影响。仿真与实例结果表明,本文方法可以有效降低背景谐波波动和阻抗突变对系统谐波阻抗估计带来的误差。     

基于阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法的系统侧谐波阻抗估计方法

针对已有的系统侧谐波阻抗估计方法对背景谐波波动敏感的问题，提出了一种新的系统侧谐波阻抗估计方法。根据阻抗偏差最小判据和改进自适应蝙蝠算法寻优得到最优系统侧谐波阻抗初值，以得到与真实值相近的背景谐波电压估计值。对背景谐波电压估计值进行K-means聚类分析，并依据聚类结果将谐波样本数据分成多簇，使得每簇数据对应的背景谐波波动减少。考虑到谐波数据均为复数相量，采用复最小二乘法分别求取各簇数据的系统侧谐波阻抗估计值，并将其均值作为最终估计值。与已有的方法相比，所提方法更能适应背景谐波波动的变化，且在用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗的场景下具有更好的估计精度。多个算例分析结果验证了所提方法的有效性和适用性。     

基于三点筛选法与偏最小二乘法的系统谐波阻抗估计

针对背景谐波电压波动影响谐波阻抗估计的问题,提出一种基于三点筛选法与偏最小二乘的系统谐波阻抗估计方法。利用各个量测量与估计量之间相角关系,以三点为一组的数据建立方程,根据判别式筛选出背景谐波电压稳定时的公共耦合点测量电压电流数据,然后采用偏最小二乘法来估计出交流系统侧谐波阻抗。仿真算例表明了所提方法的正确性和有效性,可以减少背景谐波电压波动对系统谐波阻抗的影响,相比传统方法估计精度更高。     

基于复数域偏最小二乘法与等值法的多谐波源责任划分

基于线性回归的谐波阻抗估算方法是常用的谐波阻抗估算方法之一。为确保谐波阻抗估算结果实部与虚部良好的相关性,基于混合建模思想,通过构建复数域偏最小二乘法的准则函数,给出了单因变量复数域偏最小二乘法的严格数学推导及简化求解过程。针对公共连接点处多谐波源情形,基于实测录波数据,通过分析各馈线电流波动量之间的关系,构建了用于筛选关注谐波源谐波电压和电流线性良好数据的指标因子;进而利用复数域偏最小二乘法估算相应的等值谐波阻抗;最终根据所提等值法实现各谐波源责任的定量划分。通过仿真及实测算例验证,体现了所提方法的可行性及有效性。     

基于改进协方差特性的永磁直驱风电场谐波发射水平评估

风机滤波器在某些谐波频率呈现低阻抗,估计谐波发射水平误差大,因此提出基于改进协方差特性估计永磁直驱风电场谐波发射水平的方法。根据风机滤波器和风电场网络结构,聚合各元件阻抗用于简化永磁直驱风电场侧附加谐波阻抗计算。在此基础上,利用改进协方差特性建立了公共连接点处谐波电压和电流的偏差量与系统侧和风电场侧的谐波阻抗的表达式,得到系统谐波阻抗,进而求出谐波发射水平。该方法克服了公共连接点处谐波电流与背景谐波相关性带来的误差。仿真分析和实测数据计算验证了所提方法的有效性。     

多直流馈入受端城市电网直流落点处系统侧谐波阻抗估计方法

多直流馈入受端城市电网存在严重谐波振荡与放大问题,为进行合理的谐波管控及治理,需对直流落点系统侧谐波阻抗进行准确估计。为了克服现有方法在该场景下无法准确求解谐波阻抗的不足,提出一种基于谐波阻抗方差最小准则的系统侧谐波阻抗估计方法。首先考虑较短测量周期内,谐波阻抗由于系统运行稳定而变动较缓,具有较小方差的实际特性,提出谐波阻抗方差最小准则;其次采用该准则建立优化方程,并以背景谐波范数对方程进行约束;最后求取满足方差最小准则的系统侧谐波阻抗。仿真实验和实际工程数据结果表明,所提方法削弱了背景谐波及阻抗变动对估计的影响,解决了现有方法在较大背景谐波及两侧阻抗相近时难以准确求解谐波阻抗的难题,在多直流馈入场景下估计误差更低,具有良好的可应用性。     

基于联合对角化法与数据筛选的谐波责任划分

针对背景谐波波动的随机性,为了更加准确地划分谐波责任,考虑到谐波阻抗的符号特性和电力系统中系统侧谐波阻抗远远小于用户侧谐波阻抗的实际情况,在联合对角化法的基础上,提出了一套数据筛选准则。利用联合对角化法对谐波电压和谐波电流进行分解,得到混合矩阵;分别通过符号判别法和比例系数法纠正次序不确定性和幅值不确定性;应用数据筛选准则得到谐波阻抗;根据谐波责任定义式估算谐波责任。对IEEE 13节点系统进行仿真测试和实测数据分析,结果表明：与传统方法相比,所提方法的估算精度和适应性更好。     

基于部分岭估计的系统谐波阻抗与谐波发射水平的评估方法

提出了利用部分岭估计原理对电力系统谐波阻抗进行估计的方法,能够有效提高谐波阻抗估计精度。采用由系统侧与用户侧构成的简单等效电路,在公共连接点处测出各次谐波电压及谐波电流。根据回归方程,利用部分岭估计求得回归系数,即谐波阻抗值,其中岭参数结合岭迹法获得,再对用户侧的谐波发射水平予以评估。该法获得的回归系数具有较小的均方误差,并且克服了广义岭估计存在对特征值过度修正的问题。运用Simulink进行仿真分析,结果表明仿真数据与理论分析较为一致。     

考虑系统谐波阻抗改变的谐波责任定量划分方法

谐波责任定量划分的关键是谐波阻抗的准确辨识,现有的谐波阻抗辨识研究大都是基于系统谐波阻抗不变的假设,不能完全适应系统谐波阻抗阶段性改变的情况。基于此,提出一种新的谐波责任定量划分方法以适应系统谐波阻抗的改变。首先对谐波电压和谐波电流测量数据进行加窗简化处理,得到系统谐波阻抗的粗估值,利用小波变换模极大值法检测出系统谐波阻抗发生改变的时间,以此对测量数据进行分段处理;然后,对每一段的数据采用稳健整体最小二乘回归对系统谐波阻抗进行精确估计,进而求得每段的谐波责任;最后,采用定义的总谐波责任指标来定量评估谐波源的谐波责任。三馈线系统和IEEE 13节点系统的仿真结果验证了所提方法在系统谐波阻抗改变情况下的有效性和准确性。     

基于子空间动态系数回归的系统谐波阻抗估计方法

系统谐波阻抗的准确估计是实现谐波责任定量划分的关键。新能源并网场景下用户侧谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗,现有估计方法精度降低甚至失效。文中提出一种基于子空间分解和动态系数回归的系统谐波阻抗估计方法。通过小波包分解将公共连接点(PCC)处谐波电压与电流的观测信号分解成多个子空间,并根据互信息值筛选出解释变量相关度最弱的子空间,以降低解释变量间相关性对回归分析的影响;考虑到网侧谐波波动会干扰PCC处谐波电压与电流间的相关性,将网侧谐波电压视作动态系数,并通过动态系数回归法求解系统谐波阻抗,以降低网侧谐波电压波动对估计结果的影响。仿真分析的结果表明,相比现有方法,所提方法拥有更好的估计精度与鲁棒性。     

(20期拿下）基于双重筛选三点法的背景谐波源等效

背景谐波源等效的关键就是系统谐波阻抗的估计。波动量法、波动量归一法和主导波动量筛选法在工程上估计系统谐波阻抗应用很广泛,但在求解过程中不能对误差进行追踪。针对上述的缺陷,文中提出了一种系统谐波阻抗估计的双重筛选三点法。利用三点为一组的数据进行线性回归分析,通过第一重筛选,选出回归误差满足精度的数据,然后通过奈尔检验法进行第二重筛选,选出用户侧为主导的数据,最后可求出背景谐波源。通过实测数据的计算证明该方法的正确性和有效性。