[發明專利]一種基于支撐集和平滑零范數的諧波源識別方法

在審

• 申請號: 201710116425.2
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106849063A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 臧天磊;邱璐
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G01R23/16
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 劉凱

技術領域

本發明涉及電力系統諧波分析技術領域，具體為一種基于支撐集和平滑零范數的諧波源識別方法。

背景技術

隨著電力電子和非線性用電設備的廣泛應用，由其引起的諧波污染日趨嚴重。諧波不僅會使電力設備產生附件損耗，降低發電、輸電及用電設備的效率，大量諧波流過線路中還會使線路過熱，嚴重甚至可能引發火災。因此，迫切需要一種精確的諧波源識別方法，明確諧波源的分布，為諧波治理提供依據。

為獲取電力系統的諧波狀態、實現對全網諧波的實時監視，可在系統中的每條母線和線路上安裝諧波量測設備，但昂貴的設備成本使這種方法難以實現。因此，考慮經濟因素，需要對諧波量測裝置進行優化配置使系統達到可觀。在諧波量測優化配置的前提下，諧波源識別問題轉變為采用已知的較少量測量估計系統所有節點注入諧波電流的問題，然而傳統的最小二乘法已經不能解決這類量測方程欠定的諧波源識別。鑒于此，有必要提出一種識別精確，且量測配置經濟的諧波源識別方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種識別精確且量測配置經濟的基于支撐集和平滑零范數的諧波源識別方法。技術方案如下：

一種基于支撐集和平滑零范數的諧波源識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定諧波嫌疑區域，利用0-1配置法對量測裝置的數量和位置進行優化配置，得到諧波量測優化配置方案；

步驟2：取上述諧波量測優化配置方案中配有量測裝置的m個節點的諧波電壓為量測量，以系統的n個節點注入的諧波電流為狀態量，建立諧波源識別方程模型：

min||I||₀ s.t.U＝AI

其中，U為通過量測裝置采集得到的諧波電壓，即量測量，其維度為m*1；A為線路的量測矩陣，其維度為m*n；I為節點注入的諧波電流，即狀態估計量，其維度為n*1；由于m<n，故該方程是欠定的；

步驟3：利用該欠定方程中上一次迭代得到的稀疏解估計部分支撐集H，然后建立基于支撐集H的零范數近似最小化，使滿足條件的I保留，不滿足條件的繼續迭代；

步驟4：用高斯函數近似零范數，將求取I的問題轉化為平滑零范數最小化問題，再利用下降迭代法求解滿足條件的I值：

步驟5：根據I值判斷對應節點是否有諧波注入：I值不為0，則該節點有諧波源注入；否則無諧波源注入。

進一步的，所述得到諧波量測優化配置方案的具體方法如下：

1)通過常開聯絡開關將配電網系統分成多個小區域，根據諧波電流的信息確定諧波嫌疑區域；

2)建立諧波量測優化配置的0-1規劃模型：建立描述嫌疑區域內節點之間連接關系的關聯矩陣M，M中元素定義如下：

3)建立約束條件：關聯矩陣M中每行為1的節點至少有一個配置量測裝置；

4)根據約束條件優化上述模型，得到諧波量測優化配置方案。

更進一步的，所述步驟3具體如下：

估計部分支撐集H，建立集合T，且

T＝H^C＝{1，2，…,k}/H

其中，k為狀態估計量節點注入諧波電流I的維度；

求解最小化方程：

min||I_T||₀ s.t U＝AI

對上述兩步進行迭代，第g+1次迭代的支撐集H^(g+¹⁾表示為：

其中，I^g第g次迭代估計的稀疏解，θ為門限值。

更進一步的，所述步驟4具體如下：

用高斯函數近似零范數，當τ→0時，有

則||I_T||₀表示為：

其中，length(T)表示集合T的元素個數；當τ→0，由上式可知：

下降迭代格式為：

其中步長t^(k)>0滿足：

本發明的有益效果是：本發明利用0-1配置法對量測裝置的數量和位置進行優化配置，使諧波源嫌疑區域的配置達到可觀，從而在保證電力系統可觀的前提下大大降低了經濟成本；然后以節點諧波電壓為量測量，節點注入電流為狀態量，采用支撐集和平滑零范數算法進行量測方程欠定條件下的諧波源識別。該方法提高了諧波源識別的精確性，且能有效克服量測經濟成本大的難題。