[发明专利]牵引变电站谐波发射水平估计方法

说明书

技术领域

本发明属于电气自动化领域，应用于电力、牵引供电等系统，用于评估谐波水平。

背景技术

非线性负荷对公共联接点(Point of Common Coupling，PCC)的谐波发射水平定义为在没有其它非线性负荷或谐波源存在时，由该非线性负荷单独作用在PCC产生的谐波电压。研究负荷的谐波发射水平评估方法对于电网电能质量管理具有重要意义，不少研究者结合谐波标准对此进行了探讨。由于系统背景谐波的存在，准确确定一个非线性负荷产生的谐波电压大小是很困难的。

电气化铁道是我国电力系统的重要谐波源。与电力系统中其它非线性负荷相比，牵引负荷具有随机波动性明显、相位分布广泛、特征谐波为奇次谐波等特点，其产生的谐波也与电力系统其他非线性负荷产生的谐波有所不同。牵引负荷谐波是由各类不同特性的电力机车或动车组产生的，在一些牵引变电站中又安装了具有一定滤波功能的无功补偿装置，变电站高压侧(110kV或220kV)母线谐波分布特性较为复杂，如何根据实测数据准确估计负荷的谐波发射水平需要开展针对性的研究。

目前，业界针对谐波发射水平的评估提出了多种方法，现有的方法有：

①“波动法”：基于被测电压波动量对电流波动量比值的符号特征的估计方法；

②“双线性回归法”：假定系统是稳定且呈纯感性，在戴维南等值电路中通过测量值(复数)的实部、虚部构造方程，估计谐波阻抗。

其中，方法①对谐波参数测量的准确度要求较高，同时还需要测量值有足够大的波动；方法②需要系统较为稳定，当谐波阻抗变化量较大时，对估算精度的影响较大。而且，上述技术主要是针对线性负荷，并不适用于非线性负荷。非线性负荷谐波发射水平估算方法很少，其中一种Laguerre多项式估算方法，可以很好地描述非线性负荷谐波发射水平的概率特性，但在截断误差的控制方面较为复杂，在误差控制上难度很大。此外，多数方法用计算机程序实现时也存在诸多不便。

发明内容

为解决现有方法存在的上述问题，本发明提出了一种牵引变电站谐波发射水平估计方法，利用电气化铁路谐波源(电力机车)的特点，通过两个正态分布对牵引变电站的谐波发射进行描述，建立多元非线性模型，并通过多元非线性规划的求解方法对所建模型参数进行辨识，从而估算出谐波发射水平。

牵引变电站的负荷主要是按运行图运行的电力机车，典型日的负荷及其谐波分布具有很强的代表性，按日统计分布规律较为稳定，可以基于实测数据通过概率统计和随机过程方法进行研究。

假设谐波电压的X分量和Y分量相互独立，且其概率密度分别服从正态分布函数和各自所占的样本比例分别为α和1-α，其中包含5个变量：μ₁、σ₁、μ₂、σ₂、α。所述变量可以通过模拟退火算法进行确定。

由于在谐波水平的评估上一般采用概率大值，因此收敛的目标应为概率积分值，即PCC处谐波电压幅值分布概率的积分值，据此建立目标函数，为保证结果的精度，选取多点进行高精度逼近，目标函数如下：

f(k)=1nΣi=1n(LikLΣ-si)2---(1)]]>

式中，f(k)是第k步的目标函数值，L_∑是随机合成PCC处谐波电压的迭代次数；L_ik为仿真过程中符合统计区间的累积落点数量；s_i为第i个累积积分取值。