專利名稱：干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種測量電變量并進行分析處理的計算機檢測方法，特別是一種干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法。
背景技術：
在現有技術中，ー些大容量、強非線性的沖擊性干擾負荷給電網帶來嚴重的電能質量污染，這些污染會造成電能損耗、設備損壞、影響產品質量，給電網和用戶帶來巨大損失。在多種電能質量污染中，閃變是一種由負荷 波動引起的電能質量污染現象，通過電網傳播而嚴重影響電網運行的可靠性，并導致更大范圍內用戶的產品質量下降，甚至引發設備故障。由于在供電點監測的電壓波動是所有負荷共同作用的結果，其對應的閃變強度也是電網全部閃變污染的累積，而電能質量污染通常是由不良用戶引起的，本專利發明人曾就解決該問題于2009年申請過專利名稱為“電能質量污染源的監測與定向系統”的專利，該專利解決了污染源的定向問題，卻未給出各個污染源的具體大小，使得在治理電網的過程中，主次不分，治理效率低下，導致用戶用電效率低、電網運行方式得不到有效的優化，無法有效減少電カ消耗，要解決上述問題，應當找出主要污染源、計算污染用戶各自的污染量，以便劃分污染責任。
發明內容
本發明的目的在于根據現有技術的不足之處而提供ー種能夠提高電網治理效率，優化電網運行方式、減少電網電能消耗的干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法。本發明所述的干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法，其要點在于，包括以下步驟提供一種負荷閃變污染檢測裝置，包括有負荷信號采集模塊、第一存儲模塊、負荷污染數據分析模塊、負荷模型參數辨識模塊，背景污染數據分析模塊、注入水平分析模塊以及第ニ存儲模塊、第三存儲模塊；負荷信號采集模塊采集各線路負荷的電壓和電流波形信號，并將該波形信號存儲到第一存儲裝置中作為原始數據，第二存儲模塊中存儲有干擾負荷污染注入模型和背景污染注入模型；負荷污染數據分析模塊的分析步驟為提取第一存儲裝置中的原始數據，傳送到負荷模型參數辨識模塊中進行處理，獲得模型參數；從第二存儲模塊中提取干擾負荷污染評估計算模型；將從負荷模型參數辨識模塊中獲得的模型參數帶入干擾負荷污染注入模型；跟蹤電壓波動幅值，在O. 05Hz-35Hz頻寬內的小波基函數上對獲得的干擾負荷污染注入模型進行展開，求得對應的小波包系數；
根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的負荷注入污染瞬時視感度Pi (t) ；i指某一干擾負荷污染源；背景污染數據分析模塊的分析步驟為提取第一存儲裝置中的原始數據，根據電壓和電流波形信號跟蹤系統等效阻杭，根據總的等效負荷電流和供電點電壓計算系統等效電壓；采用復合閥值算法剔除人眼不能察覺的信號分量；
從第二存儲模塊中提取背景污染注入模型，跟蹤電壓波動幅值，在O. 05Hz-35Hz頻寬內的小波基函數上對獲得的背景污染評估計算模型進行展開，求得對應的小波包系數；根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的背景污染瞬時視感度Ps (t);注入水平分析模塊分別計算每個時間點上的Pi (t)和Ps (t)，并計算每個時間點上的μ和樣本標準差O，當Pi-μ > σ時,對象污染源i為首要污染源；當Pi e [ μ +0. 5 O，μ + σ ]時,對象污染源i為主要污染源；當Pi e [ μ -O. 5 σ , μ +0. 5 σ ]時,對象污染源i為平均污染源；當Pi e [μ-σ , μ -O. 5 σ ]時，對象污染源i為次要污染源；當Pi_ μ <-σ時，對象污染源i為輕微污染源；所述的對象污染源i包括干擾負荷污染源和背景污染源在內的各種污染源；將計算所得的各污染源根據其污染嚴重程度進行標示，并存儲到第三存儲模塊中。Pi是指任一時間點上的注入污染瞬時視感度或者背景污染瞬時視感度。這樣，通過計算機的處理，最終獲得每個線路干擾負荷污染的污染源程度評定，在治理電網的過程中，便可根據主、次污染源分別進行處理。本發明還引入了背景污染源的概念，將背景污染與用戶干擾負荷污染剝離開來，明確污染源的具體所在和主次分別，在電網運行過程中，背景污染也經常是閃變污染源的首要污染，因此，本發明所述閃變污染注入水平的檢測方法便是通過對供電點的各個污染源進行主次評定，從而為主次有序治理電網提供強大的數據基礎，大大提高了電網的治理效率，使得電網運行方式得到有效的優化，減少電カ損耗，提高了用戶的用電效率。本發明可以進一歩具體為負荷模型參數辨識模塊的數據處理步驟如下根據第一存儲裝置中的各個線路通道的電壓和電流波形信號，選取小波基函數和ニ叉樹結構，分解電壓和電流波形信號，對連續四個周波電壓以及電流數據信號進行變換計算，得到分解ニ叉樹末端的節點系數；采用復合閥值算法處理與視感度變化無關的節點系數，剔除非閃變頻段的信號；在小波域建立污染模型，從以上電壓電流的節點系數重構得到注入模型參數。電網中的波動負荷實際上呈現無規律的變化，絕大部分閃變污染是非平穩型的。如果仍然沿用穩態模型定義，對閃變污染類型作較強的假設，將使污染責任分攤結果偏離實際情況。所以，必須在負荷污染模型中保留非平穩型特征。此外，電壓諧波調制產生、次諧波和間諧波都會引起負荷功率的振蕩。負荷污染注入模型需要表征由次諧波、間諧波或諧波調制引起的閃變。建立干擾負荷閃變污染注入模型的關鍵就是分析多種因素對負荷基波功率的影響。電信號中的次諧波、間諧波及諧波調制對基波有功功率的影響可以等效看作是在基波功率有效值上疊加了低頻的非平穩過程。與基波功率波動特征相對應，干擾負荷閃變污染的阻抗模型(即模型參數辨識模塊中重構的模型參數)就是Z(t)=Ztl* (1+Λ Z (t))，其中Ztl由負荷平均功率確定，而AZ(t)描述了污染負荷的時變非平穩變化過程。進ー步地，可以建立閃變污染負荷的一般阻抗模型Z(t) =R(t)+jX(t)，其中R(t)、X(t)可以從負荷電壓、電流波形進行在線辨識。本發明還可以進一歩具體為還包括有閃變污染源的污染強度計量模塊，其定義擴展為A = O. 714*F(p(t))，F表示取95%概率大值，A表示在觀測期間內不同用戶的污染高峰量；在設定的觀測期間內計算p(t)的累加值P即為用戶污染的計量值，將該值存儲到 第三存儲模塊中。
在進行主次判別的檢測后，還可將設定時間內的用戶污染計量值作為電網治理的輔助參數。這樣是因為，通常的負荷波動是非平穩型的，上述定義的指標是ー種隨時間變化的動態指標，能夠適用非平穩的電壓波動。綜上所述，本發明提供了一種干擾負荷閃變污染注入水平檢測方法，在公共連接點上結合負荷污染和背景污染的分析和處理，明確污染的主次分別，從而為主次有序治理電網提供強大的數據基礎，大大提高了電網的治理效率，使得電網運行方式得到有效的優化，減少電カ損耗，提高了用戶的用電效率。
圖I所示為本發明所述干擾負荷的閃變污染注入水平檢測裝置的原理結構示意圖。圖2所示為本發明所述實施例中為計算實例所描述的簡單供電系統結構示意圖。下面結合實施例對本發明做進ー步描述。
具體實施例最佳實施例參照附圖1，干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法，包括以下步驟提供一種負荷閃變污染檢測裝置，包括有負荷信號采集模塊、第一存儲模塊、負荷污染數據分析模塊、負荷模型參數辨識模塊，背景污染數據分析模塊、注入水平分析模塊以及第ニ存儲模塊、第三存儲模塊；負荷信號采集模塊采集各線路負荷的電壓和電流波形信號，并將該波形信號存儲到第一存儲裝置中作為原始數據，第二存儲模塊中存儲有干擾負荷污染注入模型和背景污染注入模型；負荷污染數據分析模塊的分析步驟為提取第一存儲裝置中的原始數據，傳送到負荷模型參數辨識模塊中進行如下處理選取小波基函數和ニ叉樹結構，分解電壓和電流波形信號，對連續四個周波電壓以及電流數據信號進行變換計算，得到分解ニ叉樹末端的節點系數，
采用復合閥值算法處理與視感度變化無關的節點系數，剔除非閃變頻段的信號，在小波域建立污染模型，從以上電壓電流的節點系數重構得到注入模型參數；從第二存儲模塊中提取干擾負荷污染評估計算模型；將從負荷模型參數辨識模塊中獲得的模型參數帶入干擾負荷污染注入模型；跟蹤電壓波動幅值，在O. 05Hz-35Hz頻寬內的小波基函數上對獲得的干擾負荷污染注入模型進行展開，求得對應的小波包系數； 根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的負荷注入污染瞬時視感度Pi (t) ；i指某一干擾負荷污染源；背景污染數據分析模塊的分析步驟為提取第一存儲裝置中的原始數據，根據電壓和電流波形信號跟蹤系統等效阻杭，根據總的等效負荷電流和供電點電壓計算系統等效電壓；采用復合閥值算法剔除人眼不能察覺的信號分量；從第二存儲模塊中提取背景污染注入模型，跟蹤電壓波動幅值，在O. 05Hz-35Hz頻寬內的小波基函數上對獲得的背景污染評估計算模型進行展開，求得對應的小波包系數；根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的背景污染瞬時視感度Ps (t)；注入水平分析模塊分別計算每個時間點上的Pi (t)和Ps (t)，并計算每個時間點上的μ和樣本標準差O，當Pi-μ > σ時,對象污染源i為首要污染源；當Pi e [ μ +0. 5 O，μ + σ ]時,對象污染源i為主要污染源；當Pi e [ μ -O. 5 σ , μ +0. 5 σ ]時,對象污染源i為平均污染源；當Pi e [μ-σ , μ -O. 5 σ ]時，對象污染源i為次要污染源；當Pi_ μ <-σ時，對象污染源i為輕微污染源；所述的對象污染源i是指包括干擾負荷污染源和背景污染源在內的各種污染源；將計算所得的各污染源根據其污染嚴重程度進行標示(可定義為責任分攤標示)，并存儲到第三存儲模塊中。提供ー種具體的負荷模型參數辨識模塊和干擾負荷污染注入模型的生成方法參照附圖2 :設系統電壓Us = Us0+ ΛUs，其中Us0是電壓波動均值，ΛUs是波動量；公共連接點電壓Upcc = Upcc0+ ΔUp。。，其中Upcxtl是電壓波動均值，ΔUpcc是波動量；負荷阻抗Ζ。=Zc0+ Λ Ζ。，其中Zcfl是阻抗波動均值，Λ Zc是阻抗波動量。(I)當系統電壓和負荷都不存在波動時，(2)將式(I)進行Taylor展開并舍去高次項，得到(3)記標幺值Δ >:=Δ江/t/s。,A^pcc =Α /Upcc.,、ΔΖ: = ΔΖ/|Ζふ以為參考相量，并
考慮到系統阻抗IzsI □ Zc和式(2)，那么式(3)可寫成式(4)。
權利要求
1.干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 提供一種負荷閃變污染檢測裝置，包括有負荷信號采集模塊、第一存儲模塊、負荷污染數據分析模塊、負荷模型參數辨識模塊，背景污染數據分析模塊、注入水平分析模塊以及第ニ存儲模塊、第三存儲模塊； 負荷信號采集模塊采集各線路負荷的電壓和電流波形信號，并將該波形信號存儲到第一存儲裝置中作為原始數據，第二存儲模塊中存儲有干擾負荷污染注入模型和背景污染注入模型； 負荷污染數據分析模塊的分析步驟為 提取第一存儲裝置中的原始數據，傳送到負荷模型參數辨識模塊中進行處理，獲得模型參數； 從第二存儲模塊中提取干擾負荷污染評估計算模型； 將從負荷模型參數辨識模塊中獲得的模型參數帶入干擾負荷污染注入模型； 跟蹤電壓波動幅值，在O. 05HZ-35HZ頻寬內的小波基函數上對獲得的干擾負荷污染注入模型進行展開，求得對應的小波包系數； 根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的負荷注入污染瞬時視感度Pi (t) ；i指某一干擾負荷污染源； 背景污染數據分析模塊的分析步驟為 提取第一存儲裝置中的原始數據，根據電壓和電流波形信號跟蹤系統等效阻杭， 根據總的等效負荷電流和供電點電壓計算系統等效電壓； 采用復合閥值算法剔除人眼不能察覺的信號分量； 從第二存儲模塊中提取背景污染注入模型， 跟蹤電壓波動幅值，在O. 05Hz-35Hz頻寬內的小波基函數上對獲得的背景污染評估計算模型進行展開，求得對應的小波包系數； 根據離線計算得到的不同小波ニ叉樹節點對應得到瞬時視感度系數，然后加權計算小波包系數對應的背景污染瞬時視感度Ps (t)； 注入水平分析模塊分別計算每個時間點上的Pi (t)和Ps (t)，并計算每個時間點上的μ和樣本標準差σ，當Pi-μ > σ時,對象污染源i為首要污染源；當Pi e [ μ +0. 5 σ，μ + σ ]時,對象污染源i為主要污染源；當Pi e [ μ -O. 5 σ , μ +0. 5 σ ]時,對象污染源i為平均污染源；當Pi e [μ-σ , μ -O. 5 σ ]時，對象污染源i為次要污染源；當Pi_ μ <-σ時，對象污染源i為輕微污染源；所述的對象污染源i包括干擾負荷污染源和背景污染源在內的各種污染源； 將計算所得的各污染源根據其污染嚴重程度進行標示，并存儲到第三存儲模塊中。
2.根據權利要求I所述的干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法，其特征在于，負荷模型參數辨識模塊的數據處理步驟如下 根據第一存儲裝置中的各個線路通道的電壓和電流波形信號，選取小波基函數和ニ叉樹結構，分解電壓和電流波形信號，對連續四個周波電壓以及電流數據信號進行變換計算，得到分解ニ叉樹末端的節點系數； 采用復合閥值算法處理與視感度變化無關的節點系數，剔除非閃變頻段的信號； 在小波域建立污染模型，從以上電壓電流的節點系數重構得到注入模型參數。
3.還包括有閃變污染源的污染強度計量模塊，其定義擴展為A = O. 714*F(p(t))，F表示取95%概率大值，A表示在觀測期間內不同用戶的污染高峰量； 在設定的觀測期間內計算P(t)的累加值P即為用戶污染的計量值，將該值存儲到第三存儲模塊中。
全文摘要
本發明涉及一種測量電變量并進行分析處理的計算機檢測方法，特別是一種干擾負荷的閃變污染注入水平檢測方法，其要點在于，在公共連接點上結合負荷污染和背景污染的分析和處理，明確污染的主次分別，從而為主次有序治理電網提供強大的數據基礎，大大提高了電網的治理效率，使得電網運行方式得到有效的優化，減少電力損耗，提高了用戶的用電效率。
文檔編號G01R31/00GK102692574SQ20121017948
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者吳丹岳, 張健, 林焱, 邵振國, 陳金祥, 黃智敏 申請人:福州大學, 福建省電力有限公司電力科學研究院