[发明专利]基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计方法及系统

说明书

本发明公开了基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计方法及系统，包括：基于PCC点谐波数据的相关性分析，通过对归一化相关系数的阈值筛选确定弱相关时段。在弱相关时段内，PCC点谐波电流与系统侧谐波电压源具有很弱的相关性，进而可推导出弱相关时段内任一时间间隔对应的系统谐波阻抗计算公式。将弱相关时段内所有时间间隔对应的阻抗值的均值作为PCC点的系统侧谐波阻抗值。本发明根据PCC点谐波数据的相关特性，可用较少的样本点快速计算系统侧谐波阻抗，并适用于背景谐波不稳定或者两侧阻抗比接近的情况，减小了因电力系统变化对谐波数据相关性的影响而造成的误差。

技术领域

本发明涉及用户侧与系统侧谐波责任的划分领域，具体地，涉及基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计方法及系统。

背景技术

随着大量电力电子设备接入电网，我国电力系统电力电子化的趋势逐步显现。公共电网非线性负荷种类增多、分布增广，谐波含量增大、频次增高，谐波污染问题更加严重，谐波谐振和谐波放大引发的事故也时有发生，电网谐波已危及电网的安全稳定运行。谐波治理成为公共电网迫切需要解决的问题和任务。电网公共连接点(point of commoncoupling，PCC)系统侧与用户侧的谐波责任的有效区分是谐波治理的前提和难点，这需要在各种复杂的电网环境下准确的估计系统侧谐波阻抗。

但是，现有的谐波阻抗估计方法通常隐含了以下假设：1)系统侧谐波波动基本平稳；2)PCC点用户侧谐波阻抗远大于系统侧。但实际系统中，各种新能源设备、高铁、充电桩等非线性用户的接入使得电网中存在大量的谐波源，背景谐波增大；用户侧加装滤波装置，使得用户侧和系统侧谐波阻抗不再是远大于的关系。当假设不满足时，现有方法计算出的谐波阻抗误差较大。

发明内容

为解决背景谐波波动和阻抗比变化对传统方法的影响，本发明对风电场、直流落点和传统非线性负荷如电弧炉等大量工程实测谐波数据作相关性分析，发现PCC点谐波电压和谐波电流的自相关和互相关性均是快速衰减的，呈现明显的短相关性，这个特性为谐波阻抗的计算提供新的途径。

本发明针对工程实际中背景谐波波动和两侧阻抗比变化对现有方法的影响，提出了一种基于公共连接点谐波电压和谐波电流的弱相关性估计谐波阻抗的方法。本发明方法有效的抑制了背景谐波的干扰，且当两侧阻抗比接近时该方法也同样适用，大幅减小了因电力系统变化对谐波数据相关性的影响而造成的误差。通过仿真和实测数据的分析验证说明了所提发明方法的有效性。

本发明通过下述技术方案实现：

基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计方法，包括以下步骤：

A、基于PCC点谐波数据的相关性分析，通过对归一化相关系数的阈值筛选确定弱相关时段；

B、建立某次谐波下的诺顿等效电路，由基尔霍夫电压定律建立电路方程，将方程进行等效变换后对其求相关函数；在A中确定的弱相关时段内PCC点谐波电流与系统侧谐波电压源具有很弱的相关性，即所得方程的相关函数看作为0；

C、基于B中所得的相关函数方程，基于推导出的谐波阻抗计算公式，可得到弱相关时段内任一时间间隔对应的阻抗值，将弱相关时段内所有时间间隔对应的阻抗值的均值作为PCC点系统侧谐波阻抗值。

进一步的，基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计方法中，所述步骤A方程组的建立包含以下步骤：

A1、基于PCC点谐波数据，得到谐波电流和谐波电压的自相关函数的表达式为：

以及谐波电压和谐波电流的互相关函数的表达式为：

式中，分别表示PCC点谐波电流和谐波电压，N表示样本点总数，n代表信号序列的任一时刻，k表示两个信号的时间间隔，E{}表示数学期望，*表示求共轭。