一种基于多判据融合的谐振状态及谐振路径识别方法与流程

本发明涉及电网谐振识别，具体涉及一种基于多判据融合的谐振状态及谐振路径识别方法。

背景技术：

1、随着电力电子技术的广泛应用，电力电子设备群之间以及与电网之间的交互不断增强，基于谐波阻抗模型的电网谐振风险分析方法面临建模难度大、计算误差大等难题。此外，实际电网动态变化、电力电子设备无序接入导致电网谐振风险和谐振频率也处于动态变化中，因此加强对电网的谐振监测具有重要意义。

2、实际电网中，非线性负荷广域分布且交互影响，在多谐波源交互影响下，各线路的谐波电流与供电母线的谐波电压之间的耦合谐波阻抗物理意义不明确，通过耦合谐波阻抗角和耦合谐波阻抗值进行谐波潮流的识别极易产生误判。因此，如何在多谐波源交互影响下实现对电网谐振状态及谐振路径的准确识别是急需解决的关键技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于多判据融合的谐振状态及谐振路径识别方法，能够有效克服现有技术所存在的不能在多谐波源交互影响下准确识别电网谐振状态及谐振路径的缺陷。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于多判据融合的谐振状态及谐振路径识别方法，包括以下步骤：

4、s1、获取供电母线h次谐波电压有效值数组和谐波电压初相角数组，以及同一时间内各线路h次谐波电流有效值数组和谐波电流初相角数组；

5、s2、计算各线路h次谐波电流有效值数组与供电母线h次谐波电压有效值数组的相关系数，并基于相关系数筛选出所有第一目标线路进行线性回归；

6、s3、计算主导系数，对各第一目标线路的多谐波源交互影响进行主导性判断，并基于主导系数筛选出所有第二目标线路；

7、s4、计算各第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角和h次耦合谐波阻抗值，进行谐波潮流判断；

8、s5、根据谐波潮流判断结果，进行电网的谐振状态识别；

9、s6、当电网中存在谐波谐振时，对敏感谐振支路和敏感谐波源进行判断，进而确定谐振路径。

10、优选地，s1中获取供电母线h次谐波电压有效值数组和谐波电压初相角数组，以及同一时间内各线路h次谐波电流有效值数组和谐波电流初相角数组，包括：

11、供电母线h次谐波电压有效值数组为，谐波电压初相角数组为，各线路h次谐波电流有效值数组为，谐波电流初相角数组为，n为数组中的数据序号，h为谐波次数，i为线路编号；

12、其中，在计算谐波电流初相角时，谐波电流的参考方向以流出母线方向为正方向；谐波电压初相角和谐波电流初相角的计算应以母线基波电压过零点为参考基准。

13、优选地，s2中计算各线路h次谐波电流有效值数组与供电母线h次谐波电压有效值数组的相关系数，包括：

14、采用下式计算各线路h次谐波电流有效值数组与供电母线h次谐波电压有效值数组的相关系数：

15、，

16、其中，为供电母线h次谐波电压有效值数组的均值，为各线路h次谐波电流有效值数组的均值，n为数组中的数据量。

17、优选地，s2中基于相关系数筛选出所有第一目标线路进行线性回归，包括：

18、筛选出相关系数大于0.9的所有第一目标线路，以各第一目标线路h次谐波电流有效值数组为横坐标，供电母线h次谐波电压有效值数组为纵坐标，绘制各第一目标线路的h次谐波电流与供电母线的h次谐波电压的散点图，基于最小二乘法对散点图进行二元线性回归，回归方程如下：

19、，

20、其中，x为自变量，对应各第一目标线路的h次谐波电流；y为因变量，对应供电母线的h次谐波电压；k为回归系数，是回归方程的斜率；b为回归截距，是回归直线在y轴上的截距。

21、优选地，s3中计算主导系数，对各第一目标线路的多谐波源交互影响进行主导性判断，并基于主导系数筛选出所有第二目标线路，包括：

22、采用下式计算第一目标线路的主导系数：

23、，

24、当某第一目标线路的主导系数大于设定阈值时，设定阈值取0.8，则判断该第一目标线路的谐波电流与供电母线的谐波电压之间存在一个强主导谐波源，该第一目标线路的耦合谐波阻抗具有物理意义，筛选出主导系数大于设定阈值的所有第一目标线路作为第二目标线路；

25、其中，理想情况下，当某第一目标线路的主导系数=1时，回归截距b=0，此时该第一目标线路的谐波电流与供电母线的谐波电压之间存在唯一的因果关系。

26、优选地，s4中计算各第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角和h次耦合谐波阻抗值，包括：

27、采用下式计算第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角：

28、，

29、采用下式计算第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗值：

30、，

31、为排除各第二目标线路在谐波电流较小时耦合谐波阻抗角和耦合谐波阻抗值计算误差的影响，需要对各第二目标线路的谐波电流进行筛选。

32、优选地，所述对各第二目标线路的谐波电流进行筛选，包括：

33、采用下式对第i条第二目标线路的谐波电流进行筛选：

34、，

35、其中，为第i条第二目标线路满足筛选条件的数组位置；为寻找满足不等式条件的数组位置；为设定的筛选阈值，筛选阈值取值范围为0.4~0.6；

36、对满足筛选阈值的耦合谐波阻抗角，计算相应的概率密度函数，取概率密度函数峰值对应的阻抗角作为谐波潮流方向的判断条件；

37、对满足筛选阈值的耦合谐波阻抗值，计算相应的概率密度函数，取概率密度函数峰值对应的阻抗值作为谐振路径的判断条件。

38、优选地，s4中进行谐波潮流判断，包括：

39、当第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角位于第一象限时，谐波潮流方向与参考方向一致，由供电母线流入第i条第二目标线路，且第i条第二目标线路的耦合谐波阻抗呈阻感特性；

40、当第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角位于第二象限时，谐波潮流方向与参考方向相反，由第i条第二目标线路流入供电母线，且第i条第二目标线路的耦合谐波阻抗呈阻容特性；

41、当第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角位于第三象限时，谐波潮流方向与参考方向相反，由第i条第二目标线路流入供电母线，且第i条第二目标线路的耦合谐波阻抗呈阻感特性；

42、当第i条第二目标线路的h次耦合谐波阻抗角位于第四象限时，谐波潮流方向与参考方向一致，由供电母线流入第i条第二目标线路，且第i条第二目标线路的耦合谐波阻抗呈阻容特性。

43、优选地，s5中根据谐波潮流判断结果，进行电网的谐振状态识别，包括：

44、对于h次谐波，在供电母线连接的各线路中，至少存在三条线路的谐波电流与供电母线的谐波电压的相关系数大于0.9，且至少存在一条耦合谐波阻抗呈阻感特性的线路和一条耦合谐波阻抗呈阻容特性的线路，则判断电网中存在h次谐波谐振。

45、优选地，s6中当电网中存在谐波谐振时，对敏感谐振支路和敏感谐波源进行判断，进而确定谐振路径，包括：

46、s61、判断敏感谐振支路和敏感谐波源：

47、谐波潮流方向为供电母线流入线路，且耦合谐波阻抗呈阻感特性的各线路中，耦合谐波阻抗值最小的线路为第一敏感谐振支路；

48、谐波潮流方向为供电母线流入线路，且耦合谐波阻抗呈阻容特性的各线路中，耦合谐波阻抗值最小的线路为第二敏感谐振支路；

49、谐波潮流方向由线路流入供电母线，各线路中相关系数最大的线路为敏感谐波源支路；

50、s62、确定谐振路径：

51、敏感谐波源支路产生的h次谐波电流在注入系统时，呈阻感特性的第一敏感谐振支路与呈阻容特性的第二敏感谐振支路发生并联谐振，使得注入敏感谐振支路的h次谐波电流产生谐振放大。

52、与现有技术相比，本发明所提供的一种基于多判据融合的谐振状态及谐振路径识别方法，具有以下有益效果：

53、1）通过相关性分析和线性回归，提出了主导系数的计算方法，融合相关系数和主导系数双重判据进行多谐波源交互影响下的主导性判断，实现了多谐波源交互影响下强主导谐波源的准确辨识，有效解决了非敏感谐振支路在多谐波源交互影响下耦合谐波阻抗物理意义不明确导致的谐波潮流误判的问题；

54、2）对满足强主导谐波源的线路，通过对其耦合谐波阻抗角和耦合谐波阻抗值进行综合判断，可实现电网谐振状态及谐振时敏感谐振支路、敏感谐波源和谐振路径的准确识别，为电网并联谐振的技术监督与管控提供技术支撑。