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专利名称：一种谐振放大线路的辨识方法、介质及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311213479.2

专利申请（专利权）人：国网宁夏电力有限公司中卫供电公司,国网宁夏电力有限公司
权利人地址：宁夏回族自治区中卫市沙坡头区丰安东路13号

专利发明（设计）人：李鹏,麦晓庆,韩涛,韩力,侯凯,李月华,陈雨,张建军,王仙,骆丹

专利摘要：本发明公开一种谐振放大线路的辨识方法、介质及系统，包括：在每一时间段内每隔预设时间采集母线的谐波电压和每一线路的谐波电流；计算该时间段内的当前时刻与前一时刻采集的母线的谐波电压的第一比值，以及，当前时刻与前一时刻采集的该线路的谐波电流的第二比值；若该时间段的第一比值和该线路的第二比值的比值大于第一预设阈值，则计算该时间段的谐波电压和该线路的谐波电流之间的第一相关系数；计算该时间段的母线的谐波电压和该线路的谐波电流之间的距离因子；采用该时间段的距离因子修正第一相关系数，得到第二相关系数；根据相邻两个时间段的该线路的第二相关系数的变化，确定该线路是否发生谐振放大。本发明可快速判断是否发生谐振放大。

主权利要求：
1.一种谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，包括：
在每一时间段内每隔预设时间采集电网中的母线的谐波电压和每一线路的谐波电流；
对于每一时间段的每一线路，计算该时间段内的当前时刻采集的母线的谐波电压与前一时刻采集的母线的谐波电压的第一比值，以及，计算该时间段内的当前时刻采集的该线路的谐波电流与前一时刻采集的该线路的谐波电流的第二比值；
若该时间段的所述第一比值和该时间段的该线路的所述第二比值的比值大于第一预设阈值，则计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数；
计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的距离因子；
采用该时间段的所述距离因子修正该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数，得到该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第二相关系数；
根据相邻两个时间段的该线路的所述第二相关系数的变化，确定该线路是否发生谐振放大。
2.根据权利要求1所述的谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，所述距离因子的计算式包括：其中，ωk,t表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的距离因子，dk,t,j表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流之间的距离，dk,t,0表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的每一谐波电流之间的距离的中间值，dk,t,max表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的每一谐波电流之间的距离的最大值，j＝1，2，…，m。
3.根据权利要求2所述的谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流之间的距离的计算式包括：dk,t,j＝|Ut,j?Ik,t,j|；
其中，Ut,j表示第t时间段的母线的第j个谐波电压，Ik,t,j表示第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流。
4.根据权利要求1所述的谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，所述第二相关系数的计算式包括：ρ2(Ut,Ik,t)＝ωk,t·ρ1(Ut,Ik,t)；
其中，ρ2(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第二相关系数，ρ1(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第一相关系数，ωk,t表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的距离因子，k∈[1,K]。
5.根据权利要求1所述的谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，所述第一相关系数的计算式包括：其中，ρ1(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第一相关系数，cov(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的协方差，D(Ut)表示第t时间段的母线的谐波电压的方差，D(Ik,t)表示第t时间段的第k条线路的谐波电流的方差。
6.根据权利要求1所述的谐振放大线路的辨识方法，其特征在于，所述确定该线路是否发生谐振放大的步骤，包括：对于每一线路，计算当前时间段的该线路的所述第二相关系数相对于前一时间段的所述第二相关系数的变化率；
若所述变化率大于第二预设阈值，则确定当前时间段该线路发生谐振放大。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～6中任一项所述的谐振放大线路的辨识方法。
8.一种谐振放大线路的辨识系统，其特征在于，包括：如权利要求7所述的计算机可读存储介质。 说明书 : 一种谐振放大线路的辨识方法、介质及系统技术领域[0001] 本发明涉及谐振放大线路辨识技术领域，尤其涉及一种谐振放大线路的辨识方法、介质及系统。背景技术[0002] 随着电力电子技术的迅速发展，新能源、电动汽车与各类电力电子设备大量接入导致了分布式谐波发生源的大量出现，这些谐波发生源产生的谐波不仅会直接影响相邻设备的正常运行，还会在电网中传播并可能产生放大，危及配电网的安全、稳定运行。电容器组谐振导致的谐波放大问题会使电能质量监测系统测量所得谐波电压数据整体放大。在工程中包括谐波发射超标和谐振导致放大两种情况。现有谐波溯源与责任划分方法仅考虑数据本身特征，在计算时并未考虑是否存在谐波放大情况，因此，直接将谐波放大作为谐波源有失偏颇，并不能精准确定引起某次谐波异常事件的主导源头。[0003] 基于此，在进行谐波溯源前需先行对谐波放大源进行区分与识别，排除谐波放大的情况，以得到更易于被用户接受的谐波溯源结果，精确指导谐波治理工作，提高治理效率。发明内容[0004] 本发明实施例提供一种谐振放大线路的辨识方法、介质及系统，以解决现有技术直接将谐波放大作为谐波源有失偏颇，未考虑辨识谐振放大线路，导致不能精准确定引起某次谐波异常事件的主导源头的问题。[0005] 第一方面，提供一种谐振放大线路的辨识方法，包括：[0006] 在每一时间段内每隔预设时间采集电网中的母线的谐波电压和每一线路的谐波电流；[0007] 对于每一时间段的每一线路，计算该时间段内的当前时刻采集的母线的谐波电压与前一时刻采集的母线的谐波电压的第一比值，以及，计算该时间段内的当前时刻采集的该线路的谐波电流与前一时刻采集的该线路的谐波电流的第二比值；[0008] 若该时间段的所述第一比值和该时间段的该线路的所述第二比值的比值大于第一预设阈值，则计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数；[0009] 计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的距离因子；[0010] 采用该时间段的所述距离因子修正该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数，得到该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第二相关系数；[0011] 根据相邻两个时间段的该线路的所述第二相关系数的变化，确定该线路是否发生谐振放大。[0012] 第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的谐振放大线路的辨识方法。[0013] 第三方面，提供一种谐振放大线路的辨识系统，包括：如第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。[0014] 这样，本发明实施例，通过获取电能质量监测系统谐波电压、电流数据进行相关性分析，快速判断是否发生谐振放大情况，以便进行后续谐波问题分析，可提升谐波问题分析效率与精度。附图说明[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0016] 图1是本发明实施例的谐振放大线路的辨识方法的流程图。具体实施方式[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0018] 谐波电流是非线性负载产生的，这些非线性负载从电源吸取非正弦波的电流，其中包含了谐波电流。谐波电流流过线路阻抗时，在线路的两端产生了谐波电压，谐波电压是由谐波电流产生的，在公共连接点PCC处其下多条馈线的谐波电流共同作用，在公共连接点PCC产生了最终测得的谐波电压。正常在短时间内公共连接点PCC处谐波阻抗变化较。渖贤涡巢ǖ缪、谐波电流间的波形较为一致，其变化具有同步性与相似性。故在不具有网架参数情况下，可考虑获取电能质量监测系统谐波电压、电流数据进行谐波放大分析。[0019] 由于串联谐振的：π越洗，因此在实际应用中通常会考虑其影响设计网架参数并进行调整补偿，使得并联谐振导致的谐波放大情况更为常见。由于并联谐振导致谐波放大时，该点发生谐振次数的谐波电压激增，而其各次谐波电流变化相对较小。故可根据谐振前后(如电容器组投入)谐波电压、谐波电流变化倍数情况首先判断是否启动谐波放大区分。此外，也可通过谐波电压、电流数据相关性判断是否发生谐振放大。[0020] 基于此，本发明实施例从新型源网荷环境下的谐波特征研究入手，分析出现谐波问题的成因，区分谐波发射超标和谐振导致放大造成的谐波超标情况。[0021] 具体的，本发明实施例公开了一种谐振放大线路的辨识方法。如图1所示，本发明实施例的方法包括如下的步骤：[0022] 步骤S101：在每一时间段内每隔预设时间采集电网中的母线的谐波电压和每一线路的谐波电流。[0023] 时间段的长度可根据实际需求设置。一般的，一个时间段为一天。预设时间也可根据实际需求设置。例如，预设时间为3min，预设时间较短，使得相邻数据点可反应谐振前后变化特征。[0024] 通过母线上安装的电能质量监测终端采集上述的数据，电能质量监测终端可将采集的上述数据传送到电能质量监测系统，以获取上述数据。[0025] 步骤S102：对于每一时间段的每一线路，计算该时间段内的当前时刻采集的母线的谐波电压与前一时刻采集的母线的谐波电压的第一比值，以及，计算该时间段内的当前时刻采集的该线路的谐波电流与前一时刻采集的该线路的谐波电流的第二比值。[0026] 具体的，第一比值的计算式如下：[0027][0028] 其中，ΔUt表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第j?1个谐波电压的第一比值，Ut,j表示第t时间段的母线的第j个谐波电压，Ut,j?1表示第t时间段的母线的第j?1个谐波电压。[0029] 具体的，第二比值的计算式如下：[0030][0031] 其中，ΔIk,t表示第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流与第j?1个谐波电流的第二比值，Ik,t,j表示第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流，Ik,t,j?1表示第t时间段的第k条线路的第j?1个谐波电流。k∈[1,K]，即一共有K条线路。[0032] 步骤S103：若该时间段的第一比值和该时间段的该线路的第二比值的比值大于第一预设阈值，则计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数。[0033] 将第一预设阈值记为th。第一预设阈值可根据经验设置。例如，th＝5。[0034] 具体的，第t时间段的第一比值和第t时间段的第k条线路的第二比值的比值的计算式如下：[0035] 通过判断 是否成立，以初步判断是否发生谐波放大。[0036] 由于发生谐波放大时，谐波电压与谐波电流波形的相似性将大幅降低，导致其相关性指标大幅降低，故在通过谐波电压、电流变化倍率指标进行初步判断的基础上，可通过计算待分析公共连接点PCC处的日时间尺度谐波电压、电流数据相关性判断是否发生谐振放大。[0037] 基于此，具体的，第一相关系数的计算式如下：[0038][0039] 其中，ρ1(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第一相关系数，cov(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的协方差，D(Ut)表示第t时间段的母线的谐波电压的方差，D(Ik,t)表示第t时间段的第k条线路的谐波电流的方差。[0040] 其中，[0041] 其中，[0042] 其中，[0043] 其中， 表示第t时间段的母线的谐波电压的均值， 表示第t时间段的第k条线路的谐波电流的均值，m表示第t时间段的采集的母线的谐波电压(第k条线路的谐波电流)的数量。[0044] 一般的，当第一相关系数ρ1(Ut,Ik,t)>0，表示母线的谐波电压和第k条线路的谐波电流呈正相关；当第一相关系数ρ1(Ut,Ik,t)<0，表示母线的谐波电压和第k条线路的谐波电流呈负相关。当第一相关系数|ρ1(Ut,Ik,t)|越接近于1，则母线的谐波电压和第k条线路的谐波电流的相关性程度越高；当第一相关系数|ρ1(Ut,Ik,t)|越接近于0，则母线的谐波电压和第k条线路的谐波电流的相关性程度越低。[0045] 步骤S104：计算该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的距离因子。[0046] 具体的，距离因子的计算式如下：[0047][0048] 其中，ωk,t表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的距离因子，dk,t,j表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流之间的距离，dk,t,0表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的每一谐波电流之间的距离的中间值，dk,t,max表示第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的每一谐波电流之间的距离的最大值，j＝1，2，…，m。[0049] 其中，第t时间段的母线的第j个谐波电压与第t时间段的第k条线路的第j个谐波电流之间的距离的计算式如下：[0050] dk,t,j＝|Ut,j?Ik,t,j|。[0051] 应当理解的是，当m为偶数时，可能存在两个距离都可以作为距离的中间值。此时，在这两个距离中选择在先采集时间对应的距离作为距离的中间值。[0052] 通过本步骤，考虑谐波电压、谐波电流幅值对第一相关系数的影响，引入距离因子，以便对第一相关系数进行修正。[0053] 步骤S105：采用该时间段的距离因子修正该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第一相关系数，得到该时间段的母线的谐波电压和该时间段的该线路的谐波电流之间的第二相关系数。[0054] 具体的，第二相关系数的计算式如下：[0055] ρ2(Ut,Ik,t)＝ωk,t·ρ1(Ut,Ik,t)。[0056] 其中，ρ2(Ut,Ik,t)表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第二相关系数。[0057] 步骤S106：根据相邻两个时间段的该线路的第二相关系数的变化，确定该线路是否发生谐振放大。[0058] 具体的，该步骤包括如下的过程：[0059] 1、对于每一线路，计算当前时间段的该线路的第二相关系数相对于前一时间段的第二相关系数的变化率。[0060] 具体的，该变化率的计算式如下：[0061][0062] 其中，Δρk表示第t时间段的母线的谐波电压和第t时间段的第k条线路的谐波电流之间的第二相关系数相对于第t?1时间段的母线的谐波电压和第t?1时间段的第k条线路的谐波电流之间的第二相关系数的变化率，ρ2(Ut?1,Ik,t?1)表示第t?1时间段的母线的谐波电压和第t?1时间段的第k条线路的谐波电流之间的第二相关系数。[0063] 2、若变化率大于第二预设阈值，则确定当前时间段该线路发生谐振放大。[0064] 第二预设阈值可根据经验选择。例如，第二预设阈值为0.25。[0065] 本发明实施例的上述方法是一种基于数据驱动的谐波放大成因辨识方法，在不具有网架参数情况下，获取电能质量监测系统谐波电压、电流数据进行相关性分析，快速判断是否发生谐振放大情况。通过辨识谐振放大线路，以便进行后续谐波问题分析，可提升谐波问题分析效率与精度。[0066] 下面通过一具体实例对上述方法进行验证。[0067] 选取某110kV变电站两条线路的谐波电压、谐波电流6天的电能质量监测数据进行相关性分析，验证第二相关系数是否能区分谐振放大线路，其中，第三天、第五天线路1发生谐振。采用本发明实施例的方法的计算结果如表1所示。[0068] 表1谐振、未谐振线路不同日期的第二相关系数[0069][0070][0071] 由表1中第3天及第5天谐振线路的第二相关系数可知，谐振线路发生谐振时，其第二相关系数明显减。浠蚀笥0.25，验证了基于第二相关系数变化区分放大源的有效性。[0072] 此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的谐振放大线路的辨识方法。[0073] 此外，本发明实施例还提供一种谐振放大线路的辨识系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。[0074] 综上，本发明实施例，通过获取电能质量监测系统谐波电压、电流数据进行相关性分析，快速判断是否发生谐振放大情况，以便进行后续谐波问题分析，可提升谐波问题分析效率与精度。[0075] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

专利地区：宁夏

专利申请日期：2023-09-19

专利公开日期：2024-09-03

专利公告号：CN117269605B