[發明專利]一種電力系統的諧波狀態估計方法及設備

有效

• 申請號: 201210073739.6
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103323688A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 蔡維;賀惠民;楊洪耕;鎖娟;王建偉;鄧春;劉小江
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R23/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明關于電力系統規劃領域，特別是關于電力系統的優化配置，具體的講是一種電力系統的諧波狀態估計方法及設備。

背景技術

近年來，隨著現代工業的快速發展和電力電子技術的廣泛應用，大量的電力電子裝置、非線性波動負荷以及各種變頻調速裝置產生的諧波對電力系統的污染日益嚴重，并且威脅到電網中各種電氣設備的安全經濟運行。因此，分析研究電力系統的諧波具有非常重要的實際意義。

諧波狀態估計(Harmonic?State?Estimation，HSE)技術的關鍵在于網絡可觀性分析和量測設備的最優配置。由于HSE的質量是量測數量和量測裝置安裝地點的函數，因此大量配置諧波量測儀表固然可以增大測量數據的冗余度，提高估計結果的準確性，但增加的投資費用也較為可觀；反之，如果測量儀表數量過少，則諧波狀態估計的可觀性范圍太有限，不能實現有效的觀測。此外，可觀性分析是諧波測量設備配置的根本依據，而可觀性分析依賴于測量值的數量、位置、類型以及網絡的拓撲結構，因此諧波量測裝置安裝地點的適當選擇是非常重要的。

早在1989年學者Heydt等人首次提出用系數矩陣最小條件數法進行諧波量測點配置，但該最小條件數約束法顯然難以得到最優量測點。還有學者提出一種基于序列分析的最小方差準則法來實現量測點最優配置，但該方法需要進行大量計算且容易受系統參數的影響。此外還有學者提出用遺傳算法進行量測點優化配置，該算法可得到最優解，但其迭代次較數多，收斂速度慢。

采用上述的HSE量測點配置方法進行電力系統的優化配置，并最終進行諧波狀態估計，普遍存在如下缺點有：(1)、算法復雜，計算量大；(2)、需要對量測矩陣求秩，求秩過程運算量大且隨矩陣維數指數增加，在大規模網絡情況下實際效果較差；(3)、所有算法都忽略了量測設備同時具有電壓電流量測能力。

發明內容

本發明實施例提供了一種電力系統的諧波狀態估計方法及系統，通過將可疑諧波注入節點引入到可觀性分析邏輯判斷法中，用遞歸算法實現全網分析，實現了根據不同用戶需求的量測點最優配置，解決了現有技術算法復雜、計算量大且沒有考慮量測設備同時具有電壓電流量測能力的問題。

本發明的目的之一是，提供一種電力系統的諧波狀態估計方法，包括：采集電力系統對應的網絡拓撲結構信息，所述的網絡拓撲結構信息包括網絡鄰接矩陣以及基波導納矩陣；采集電力系統中的量測點位置信息；采集電力系統中的量測點諧波信息，所述的量側點諧波信息包括諧波電壓測量值、諧波電流測量值；根據網絡拓撲結構信息、量測點位置信息以及量測點諧波信息進行網絡拓撲可觀性分析以確定當前電力系統中的可觀測范圍；根據所述的電力系統中的可觀測范圍確定當前電力系統對應的諧波狀態參數。

本發明的目的之一是，提供一種電力系統的諧波狀態估計設備，包括：網絡拓撲結構采集裝置，用于采集電力系統對應的網絡拓撲結構信息，所述的網絡拓撲結構信息包括網絡鄰接矩陣以及基波導納矩陣；量測點位置采集裝置，用于采集電力系統中的量測點位置信息；量測點諧波采集裝置，用于采集電力系統中的量測點諧波信息，所述的量側點諧波信息包括諧波電壓測量值、諧波電流測量值；可觀性分析裝置，用于根據網絡拓撲結構信息、量測點位置信息以及量測點諧波信息進行網絡拓撲可觀性分析以確定當前電力系統中的可觀測范圍；諧波參數確定裝置，用于根據所述的電力系統中的可觀測范圍確定當前電力系統對應的諧波狀態參數。

本發明的有益效果在于，由于采用邏輯運算，整體的計算量小，不需要傳統可觀性分析方法所需的量測矩陣求秩運算，在多節點網絡量測點優化配置時更加突出；將可疑諧波注入節點納入可觀性邏輯分析，大大增加了網絡狀態可觀節點的數量，可疑諧波注入節點的增加相當于在量測方程中增加了若干個方程組，使得可求解的節點電壓數量大大增加；適用于當前的電網量測設備同時具有諧波電壓電流量測的實際情況，也可用于量測點少、相互分離網絡的諧波狀態估計。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種電力系統的諧波狀態估計方法的流程圖；

圖2為圖1中的步驟S104的具體流程圖；

圖3為本發明實施例提供的一種電力系統的諧波狀態估計方法的實施方式二的流程圖；