[发明专利]一种基于实测数据建立家用电器负荷谐波模型的方法

说明书

本发明公开了一种基于实测数据建立家用电器负荷谐波模型的方法，包括：获取家用电器负荷的实测电压和电流数据，对测量得到的数据进行傅里叶分析得到电压和电流的各次谐波的相量值；建立家用电器负荷的交叉频率导纳矩阵谐波模型；将得到的电压和电流的各次谐波的相量值作为输入，基于广义线性复偏最小二乘法计算交叉频率导纳矩阵模型参数，得到家用电器交叉频率导纳谐波模型。本发明有益效果：该方法可在不需知道家用负荷内部电路结构与参数的基础上，具有准确、快速且方法简单实用，对于保证准确分析与评估配电网谐波产生情况有重大意义。

技术领域

本发明属于负荷谐波建模领域，尤其涉及一种基于实测数据建立家用电器负荷谐波模型的方法。

背景技术

当今电力系统中，居民用电占电能总消耗的30％以上，而且随着智能配电网的发展，居民用电比例还在持续增长。然而，由于家用负荷中存在着大量的电力电子装置，使得大多数家用电器的谐波电流畸变非常严重，有些电流谐波总畸变率甚至超过了100％，实测数据表明，某些居民配电馈线上的谐波电流总需求畸变率可达12％，使得居民负荷成为非常重要的一类谐波源。由此而产生的谐波会导致居民配电网中谐波损耗增加，变压器和中性线过载，电子设备出现故障的概率增加等一系列问题。因此为了准确的评估和分析家用负荷的大量接入对民用配电网的影响，并相应地提出适当的治理措施来提高电能质量，非常有必要对家用负荷建立准确的谐波模型。

目前关于家用电器负荷的谐波建模方法可以分为基于等值电路分析的方法和基于实测数据的建模方法。基于等值电路分析的方法需要已知家用电器负荷的等值电路以及电路参数的具体数值。然而实际上，很多家用电器负荷的供电电路结构复杂，难以获得其简化等值电路，而且电路的参数不恒定或难以估算。基于实测数据的建模方法仅需要对负荷进行实际测量获取其电压和电流数据即可。以往分析中常采用恒流源模型计算家用电器负荷的谐波电流，但恒流源模型简化了供电电压对负荷谐波电流的影响，使得所计算的谐波电流不跟随供电电压变化，因此对供电电压敏感的谐波负荷会产生较大误差。为此提出利用交叉频率导纳矩阵模型对家用电器负荷进行谐波建模，然而有利用普通最小二乘法求解交叉频率导纳矩阵模型参数过程中，在计算过程中会出现矩阵病态的问题，导致求解的模型参数不准确，从而影响建模精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于实测数据建立家用电器负荷谐波模型的方法，能够准确的评估家用负荷大量接入对民用配电网所产生的影响，有效地提升配电网的电能质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一种或多种实施方式中公开的一种基于实测数据建立家用电器负荷谐波模型的方法，包括：

(1)获取家用电器负荷的实测电压和电流数据，对测量得到的数据进行傅里叶分析得到电压和电流的各次谐波的相量值；

(2)建立家用电器负荷的交叉频率导纳矩阵谐波模型；

(3)将步骤(1)中得到的电压和电流的各次谐波的相量值作为输入，基于广义线性复偏最小二乘法计算交叉频率导纳矩阵模型参数，得到家用电器交叉频率导纳谐波模型。

进一步地，所述获取家用电器负荷的实测电压和电流数据的方法，具体为：

建立实验测量平台，家用负荷的供电电压为实际电网电压，通过电压钳和电流钳测量其供电电压u_M和实际电流i_M，通过数据采集装置获取实际测量的供电电压和实际电流数据。

进一步地，建立家用电器负荷的交叉频率导纳矩阵谐波模型，具体为：

其中，表征第i次谐波电流相量值；表征第j次谐波电压相量值；Y_ij表征第j次谐波电压对第i次谐波电流的贡献程度，i＝1，3，…，H；j＝1，3，…，K；电压和电流最高谐波次数分别选为H和K。