[发明专利]一种基于阻抗偏差最小判据的系统谐波阻抗估计方法

说明书

本发明公开了一种基于阻抗偏差最小判据的系统谐波阻抗估计方法，包括：采集PCC点的电压、电流数据，通过傅里叶变换得到所对应的谐波电压和谐波电流随机给定一谐波阻抗初值Z_s0，利用诺顿等效电路求出背景谐波电压对背景谐波电压进行聚类分析，并将谐波电压和谐波电流分成多簇；在每簇内采用复最小二乘法求得对应的系统谐波阻抗估计值基于与Z_s0求出偏差Dev，以谐波阻抗初值Z_s0为变量，偏差Dev为适应度值采用改进自适应蝙蝠算法进行迭代寻优，获取使Dev最小的最优谐波阻抗初值和最终系统谐波阻抗估计结果在背景谐波波动较大及用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗等场景下，本发明误差小、变化更平稳，能准确估计系统谐波阻抗。

技术领域

本发明涉及电能质量控制技术领域，尤其涉及一种基于阻抗偏差最小判据 的系统谐波阻抗估计方法。

背景技术

随着电力系统中新能源渗透率不断提高与非线性负荷的大量增加，电力系 统中的谐波污染问题越来越严重，谐波会导致供电电压波形畸变，引发谐振现象， 缩短用电设备使用寿命，对电网的供电质量造成严重影响，因此，对电力谐波进 行控制和治理已成为公共电网亟待解决的问题；为了分析电网谐波的发射和传 播机理，研究合适的谐波整治方案，国内外专家学者就谐波发射水平评估、谐波 源定位、谐波责任划分及谐波谐振分析等方面进行了大量的研究，而谐波阻抗的 准确估计是以上研究的重要前提。

目前常用的谐波阻抗估计方法主要包括波动量法、协方差法、独立分量法、 回归分析法等，波动量法根据PCC点谐波电压和谐波电流波动量的比值来计算 谐波阻抗值，但此类方法需要在用户侧谐波波动较大而系统侧谐波波动较小时 才能得到准确的估计结果，实际情况下，PCC点两侧往往同时具有较大的谐波 波动，此时波动量法的精度将明显降低，协方差法根据PCC处测量得到的谐波 电流与背景谐波电压之间存在弱相关的前提假设构建协方差方程以估计系统谐 波阻抗，协方差法在一定程度上降低了背景谐波的影响，但当用户侧的谐波阻抗 不再远大于系统侧时，该前提假设不再满足，此时该方法的估计结果与实际值相 差较大。

独立分量分析法首先从PCC点谐波信号中辨识出两侧谐波电流信号，根据 混合矩阵得到等效谐波阻抗，该类方法可同时计算出两侧的谐波阻抗且计算结 果受背景谐波电压波动的影响较小，但独立分量分析法基于两侧谐波源相互独 立且用户侧谐波阻抗远大于系统侧谐波阻抗的前提假设，当以上假设不满足时 将得到较大的估计误差。

回归分析法从PCC点谐波信号间的线性关系入手，构建回归方程并求解回 归系数以得到等效谐波阻抗，回归分析法因其原理简单、易于实现且无需满足两 侧谐波源相互独立的前提等优势，在谐波阻抗估计方面得到广泛的关注，然而， 此类方法对背景谐波的波动敏感，且当用户侧的谐波阻抗非远大于系统侧时估 计误差较大，由此其应用场合受到一定限制。

考虑到背景谐波波动对系统谐波阻抗估计的干扰，徐方维、王川等人提出一 种基于谐波阻抗偏差波动最小准则迭代更新谐波阻抗初值，从而求得系统谐波 阻抗真实值的方法，然而该方法将PCC处的复数谐波相量分解出实虚部，从而 在实数域上分别求解系统谐波阻抗的实虚部，不可避免引入一定估计误差，且该 方法采用固定步长寻优策略寻找最优谐波阻抗初值，极易陷入局部最优解。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳 实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省 略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能 用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有方法在背景谐波波动较大及用户侧谐 波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗等场景下难以准确估计系统谐波阻抗的问题。