[发明专利]一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法

说明书

本发明公开了一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法，包括以下步骤：S1：选择若干典型场景，研究确定谐波测量方案；S2：对电网公共连接点谐波电压电流进行现场测量，基于组合余弦窗函数参数优化的电力谐波分析方法提取PCC处的电压电流谐波分量，利用窗函数对电压电流谐波分量进行优化，并采用粒子群算法对窗函数进行优化，以旁瓣峰值电平和旁瓣渐近衰减速率作为窗函数参数优化的目标；S3：分析各频次谐波电压电流的主要特征及演变规律。本发明提出充分考虑其负荷时空动态特性的谐波测量方案，并选择合适的窗函数及其参数来提高窗函数频谱特性，能有效地抑制频谱泄漏，准确提取谐波分量。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法。

背景技术

快速准确地检测电力谐波分量是实现谐波治理的前提条件。电力平稳谐波信号分析主要采用快速傅里叶变换(FastFouriertransform，FFT)法、加窗法、插值法、频谱校正等；对于非平稳信号的谐波分析有小波变换、希尔伯特黄变换(Hilbert-HuangTransform，HHT)、神经网络、Prony法、局域均值分解(LocalMean Decomposition，LMD)算法等。为了更好地指导工程实践，IEEE和IEC分别制订了相关国际标准，即IEEE Std.519-1992和国际标准IEC 61000-4-7。在这些标准中，傅里叶分析作为建议的标准信号处理工具，用于分析电压和电流波形的谐波含量。

但快速傅里叶变换方法存在以下问题：

(1)由于非同步采样和时域截断，常常会产生频谱泄露和栅栏效应，造成谐波检测精度达不到相关标准；

(2)采用快速傅里叶变换方法进行谐波分析时，还需考察其对电网频率波动、不同强度噪声以及含间谐波的情况的适应性，以及考虑应用场景对计算速度的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提出一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法，该方法针对若干典型场景，提出充分考虑其负荷时空动态特性的谐波测量方案，并根据该方案可提出适用于各场景谐波特性的改进谐波分析方法，准确提取谐波分量。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法，包括一种典型场景下谐波电压电流测量与特征分析方法，包括以下步骤：

S1：选择若干典型场景，研究确定谐波流进行现场测量，基于组合余弦窗函数参数优化的电力谐波分析方法提取PCC处的电压电流谐波分量，利测量方案；

S2：对电网公共连接点谐波电压电用窗函数对电压电流谐波分量进行优化，并采用粒子群算法对窗函数进行优化，以旁瓣峰值电平和旁瓣渐近衰减速率作为窗函数参数优化的目标；

S3：分析各频次谐波电压电流的主要特征及演变规律。

进一步地，所述S2中采用粒子群算法对窗函数进行优化的具体步骤如下：

S2-1：对窗函数的各项数参数进行随机初始化，并初始化各项系数对应的速度和位置；

S2-2：以旁瓣峰值电平和旁瓣渐近衰减速率为窗函数参数优化的目标，根据公式(1)计算适应函数值F_fit，并且得到粒子的历史最优位置和群体的全局最优位置；

其中，φ为旁瓣峰值电平，λ为旁瓣渐近衰减速率，α为旁瓣峰值电平权重，β为旁瓣渐近衰减速率权重，θ为惩罚因子，α+β＝1。惩罚因子一般情况下为1，在寻优过程中出现λ0、φ0等异常情况时为0；

S2-3：粒子通过跟踪两个极值pbest和gbest来更新，根据粒子自身的历史最优位置和全局的最优位置，运用公式(2)(3)更新每个粒子的速度和位置；