[發明專利]一種基于實測數據建立家用電器負荷諧波模型的方法

有效

• 申請號: 201811258954.7
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109446643B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 孫媛媛;謝香敏;張凌菡;李樹榮
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種基于實測數據建立家用電器負荷諧波模型的方法，包括：獲取家用電器負荷的實測電壓和電流數據，對測量得到的數據進行傅里葉分析得到電壓和電流的各次諧波的相量值；建立家用電器負荷的交叉頻率導納矩陣諧波模型；將得到的電壓和電流的各次諧波的相量值作為輸入，基于廣義線性復偏最小二乘法計算交叉頻率導納矩陣模型參數，得到家用電器交叉頻率導納諧波模型。本發明有益效果：該方法可在不需知道家用負荷內部電路結構與參數的基礎上，具有準確、快速且方法簡單實用，對于保證準確分析與評估配電網諧波產生情況有重大意義。

技術領域

本發明屬于負荷諧波建模領域，尤其涉及一種基于實測數據建立家用電器負荷諧波模型的方法。

背景技術

當今電力系統中，居民用電占電能總消耗的30％以上，而且隨著智能配電網的發展，居民用電比例還在持續增長。然而，由于家用負荷中存在著大量的電力電子裝置，使得大多數家用電器的諧波電流畸變非常嚴重，有些電流諧波總畸變率甚至超過了100％，實測數據表明，某些居民配電饋線上的諧波電流總需求畸變率可達12％，使得居民負荷成為非常重要的一類諧波源。由此而產生的諧波會導致居民配電網中諧波損耗增加，變壓器和中性線過載，電子設備出現故障的概率增加等一系列問題。因此為了準確的評估和分析家用負荷的大量接入對民用配電網的影響，并相應地提出適當的治理措施來提高電能質量，非常有必要對家用負荷建立準確的諧波模型。

目前關于家用電器負荷的諧波建模方法可以分為基于等值電路分析的方法和基于實測數據的建模方法。基于等值電路分析的方法需要已知家用電器負荷的等值電路以及電路參數的具體數值。然而實際上，很多家用電器負荷的供電電路結構復雜，難以獲得其簡化等值電路，而且電路的參數不恒定或難以估算。基于實測數據的建模方法僅需要對負荷進行實際測量獲取其電壓和電流數據即可。以往分析中常采用恒流源模型計算家用電器負荷的諧波電流，但恒流源模型簡化了供電電壓對負荷諧波電流的影響，使得所計算的諧波電流不跟隨供電電壓變化，因此對供電電壓敏感的諧波負荷會產生較大誤差。為此提出利用交叉頻率導納矩陣模型對家用電器負荷進行諧波建模，然而有利用普通最小二乘法求解交叉頻率導納矩陣模型參數過程中，在計算過程中會出現矩陣病態的問題，導致求解的模型參數不準確，從而影響建模精度。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于實測數據建立家用電器負荷諧波模型的方法，能夠準確的評估家用負荷大量接入對民用配電網所產生的影響，有效地提升配電網的電能質量。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

在一種或多種實施方式中公開的一種基于實測數據建立家用電器負荷諧波模型的方法，包括：

(1)獲取家用電器負荷的實測電壓和電流數據，對測量得到的數據進行傅里葉分析得到電壓和電流的各次諧波的相量值；

(2)建立家用電器負荷的交叉頻率導納矩陣諧波模型；

(3)將步驟(1)中得到的電壓和電流的各次諧波的相量值作為輸入，基于廣義線性復偏最小二乘法計算交叉頻率導納矩陣模型參數，得到家用電器交叉頻率導納諧波模型。

進一步地，所述獲取家用電器負荷的實測電壓和電流數據的方法，具體為：

建立實驗測量平臺，家用負荷的供電電壓為實際電網電壓，通過電壓鉗和電流鉗測量其供電電壓u_M和實際電流i_M，通過數據采集裝置獲取實際測量的供電電壓和實際電流數據。

進一步地，建立家用電器負荷的交叉頻率導納矩陣諧波模型，具體為：

其中，表征第i次諧波電流相量值；表征第j次諧波電壓相量值；Y_ij表征第j次諧波電壓對第i次諧波電流的貢獻程度，i＝1，3，…，H；j＝1，3，…，K；電壓和電流最高諧波次數分別選為H和K。