[发明专利]一种电力系统的谐波状态估计方法及设备

说明书

技术领域

本发明关于电力系统规划领域，特别是关于电力系统的优化配置，具体的讲是一种电力系统的谐波状态估计方法及设备。

背景技术

近年来，随着现代工业的快速发展和电力电子技术的广泛应用，大量的电力电子装置、非线性波动负荷以及各种变频调速装置产生的谐波对电力系统的污染日益严重，并且威胁到电网中各种电气设备的安全经济运行。因此，分析研究电力系统的谐波具有非常重要的实际意义。

谐波状态估计(Harmonic State Estimation，HSE)技术的关键在于网络可观性分析和量测设备的最优配置。由于HSE的质量是量测数量和量测装置安装地点的函数，因此大量配置谐波量测仪表固然可以增大测量数据的冗余度，提高估计结果的准确性，但增加的投资费用也较为可观；反之，如果测量仪表数量过少，则谐波状态估计的可观性范围太有限，不能实现有效的观测。此外，可观性分析是谐波测量设备配置的根本依据，而可观性分析依赖于测量值的数量、位置、类型以及网络的拓扑结构，因此谐波量测装置安装地点的适当选择是非常重要的。

早在1989年学者Heydt等人首次提出用系数矩阵最小条件数法进行谐波量测点配置，但该最小条件数约束法显然难以得到最优量测点。还有学者提出一种基于序列分析的最小方差准则法来实现量测点最优配置，但该方法需要进行大量计算且容易受系统参数的影响。此外还有学者提出用遗传算法进行量测点优化配置，该算法可得到最优解，但其迭代次较数多，收敛速度慢。

采用上述的HSE量测点配置方法进行电力系统的优化配置，并最终进行谐波状态估计，普遍存在如下缺点有：(1)、算法复杂，计算量大；(2)、需要对量测矩阵求秩，求秩过程运算量大且随矩阵维数指数增加，在大规模网络情况下实际效果较差；(3)、所有算法都忽略了量测设备同时具有电压电流量测能力。

发明内容

本发明实施例提供了一种电力系统的谐波状态估计方法及系统，通过将可疑谐波注入节点引入到可观性分析逻辑判断法中，用递归算法实现全网分析，实现了根据不同用户需求的量测点最优配置，解决了现有技术算法复杂、计算量大且没有考虑量测设备同时具有电压电流量测能力的问题。

本发明的目的之一是，提供一种电力系统的谐波状态估计方法，包括：采集电力系统对应的网络拓扑结构信息，所述的网络拓扑结构信息包括网络邻接矩阵以及基波导纳矩阵；采集电力系统中的量测点位置信息；采集电力系统中的量测点谐波信息，所述的量侧点谐波信息包括谐波电压测量值、谐波电流测量值；根据网络拓扑结构信息、量测点位置信息以及量测点谐波信息进行网络拓扑可观性分析以确定当前电力系统中的可观测范围；根据所述的电力系统中的可观测范围确定当前电力系统对应的谐波状态参数。

本发明的目的之一是，提供一种电力系统的谐波状态估计设备，包括：网络拓扑结构采集装置，用于采集电力系统对应的网络拓扑结构信息，所述的网络拓扑结构信息包括网络邻接矩阵以及基波导纳矩阵；量测点位置采集装置，用于采集电力系统中的量测点位置信息；量测点谐波采集装置，用于采集电力系统中的量测点谐波信息，所述的量侧点谐波信息包括谐波电压测量值、谐波电流测量值；可观性分析装置，用于根据网络拓扑结构信息、量测点位置信息以及量测点谐波信息进行网络拓扑可观性分析以确定当前电力系统中的可观测范围；谐波参数确定装置，用于根据所述的电力系统中的可观测范围确定当前电力系统对应的谐波状态参数。

本发明的有益效果在于，由于采用逻辑运算，整体的计算量小，不需要传统可观性分析方法所需的量测矩阵求秩运算，在多节点网络量测点优化配置时更加突出；将可疑谐波注入节点纳入可观性逻辑分析，大大增加了网络状态可观节点的数量，可疑谐波注入节点的增加相当于在量测方程中增加了若干个方程组，使得可求解的节点电压数量大大增加；适用于当前的电网量测设备同时具有谐波电压电流量测的实际情况，也可用于量测点少、相互分离网络的谐波状态估计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

图1为本发明实施例提供的一种电力系统的谐波状态估计方法的流程图；

图2为图1中的步骤S104的具体流程图；

图3为本发明实施例提供的一种电力系统的谐波状态估计方法的实施方式二的流程图；