一種獲得負荷非線性函數的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力系統的非線性負荷與參數辨識技術領域，特別是設及一種獲得負 荷非線性函數的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著智能電網的不斷發展和電力電子技術的發展，電網中的非線性負荷所占比重 越來越大，非線性負荷如大功率可控娃整流裝置、電流煉鋼電弧及軸機等，它們是負荷函數 隨電量呈非線性變化的非線性負荷，當標準的電壓波形加在非線性負荷上時，由于遵守歐 姆定律，電流要受到約束，導致其波形發生崎變產生諧波。非線性負荷會使電網中產生諧 波，造成大量的諧波污染、引起電壓波動及電壓閃變，影響電網的電能質量。獲取非線性負 荷的函數，能夠獲取非線性負荷的函數，便于了解電網中負荷的負荷特性，有利于檢測電網 中造成諧波污染的根源，便于選擇最佳的諧波補償點、確定諧波補償量，可W對電力系統電 網側的變化進行跟蹤，更貼切地反應電力系統運行的真實狀況，為電力系統進行潮流計算、 電壓穩定性計算等電力系統的運算提供精確的等值參數值。
[0003] 現有的技術主要有最小二乘估計法和奇異值分解法。該兩種方法是依據負荷端 口的電壓電流采樣值，根據微分方程建立非線性負荷的電壓電流與等值阻抗之間的關系， 再利用最小二乘法或奇異值分解法解微分方程，最后得出負荷的等值阻抗參數。最小二乘 估計法比較簡單實用，因而應用范圍很廣。但是該方法假定負荷等值阻抗參數在一個很小 的時間元內不變，此時如果采樣頻率過小，則對于非線性程度較高的負荷，其求取結果不準 確；如果采樣頻率過大，則會導致量測矩陣奇異，無法對方程準確求解，從而求解結果不正 確。
[0004] 針對最小二乘估計法的上述不足之處，奇異值分解法提出了用奇異值分解法求解 微分方程。該方法解決了在采樣頻率過大時，量測矩陣奇異，無法正確求解負荷等值阻抗參 數的問題，在負荷的等值阻抗參數辨識精度上有所提高。然而該方法仍然假設負荷的等值 阻抗參數在一個很小的時間元上不變，無法正確辨識非線性程度很大的負荷。另一方面，該 方法用一個簡單的電路代替電力系統該樣一個復雜的網絡，該樣并不準確，導致了辨識的 不準確。
【發明內容】
[0005] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種獲得負荷非線性函數的方法。 本方法用一個高階微分方程擬合復雜電路，解決了現有方法用簡單電路代替復雜電路時所 造成的辨識不準確性。同時，本方法解決了現有方法在假設負荷等值阻抗在一個很小的時 間元上不變時所造成的誤差。本方法提高了等值阻抗辨識的精度，能夠辨識非線性程度較 高的負荷特性。本方法通過計算負荷阻抗的等值參數，可W描述非線性負荷的特性。
[0006] 本發明可W通過W下技術方案來實現，即一種獲得負荷非線性函數的方法，其特 征在于該方法包括W下步驟： (1) 采集配電網的電壓信號《的、電流信號巧）： 用信號采集器對配電網某一點的電壓電流信號進行采樣并記錄，獲得該點處的一系列 成雙配對的電壓電流序列值U貨和巧）； (2) 用函數灼和ia貨擬合《貨和巧）： ① 首先，利用矩陣束算法將電壓信號和電流信號;好轉化為各次諧波分量的組 合：
【主權項】
1. 一種獲取負荷非線性函數的方法，它包含如下步驟： (1) 采集配電網的電壓信號《>、電流信號坨）： 用信號采集器對配電網某一點的電壓電流信號進行采樣并記錄，獲得該點處的一系列 成雙配對的電壓電流序列值《(0和地）； (2) 用函數⑴和iw(X)擬合a(i)和i(l): ①首先，利用矩陣束算法將電壓信號《?和電流信號冷）轉化為各次諧波分量的組 合：
③求取第一電壓系數4(0、第二電壓系數爲(6)和第一電流系數為?、第二電壓系數
從而可以將上述函數~⑷和^⑩表示為：
,使得U(I)和相）約束于該方程，并采用 最小二乘法求出高階微分方程的系數，Af1，…％和知，&，; (4)將函數％(9和&(?)代入到高階微分方程中，得到形如
的等式，將其與配電網負荷等效模型對應，可以得出配電網每一時刻的負荷等值阻抗 參數邱）、￡(|):
進而準確實時的獲得負荷每一時刻的等值阻抗參數s⑷和ζω。
2. 根據權利要求1所述的一種獲得負荷非線性函數的方法，其特征在于
微分。
3. 根據權利要求1所述的一種獲得負荷非線性函數的方法，其特征在于
4 '(6)肩1(6)分別表不400肩②的微分。
4. 根據權利要求1所述的一種獲得負荷非線性函數的方法，其特征在于所述 ，其中/e為電力系統頻率，/e的值為50Hz。
5.根據權利要求1或權利要求2或權利要求3或權利要求4所述的一種獲得負荷非線 性函數的方法，其特征在于所述信號采集器的采樣間隔it滿足：〇. 〇5ms彡Λ?彡5ms。
【專利摘要】本發明涉及電力系統的非線性負荷與參數辨識技術領域，特別是涉及一種獲得負荷非線性函數的方法，該方法首先利用電壓電流的采樣值建立高階微分方程，使電壓電流約束于該方程，然后對采集的電壓電流信號進行擬合，將擬合得到的函數代入高階微分方程中，辨識負荷的非線性函數。本發明方法獲得的有效成果是：提高了負荷等值阻抗辨識的精度，能夠辨識非線性程度較高的負荷特性。能夠獲取非線性負荷的函數，便于了解電網中負荷的負荷特性，有利于檢測電網中造成諧波污染的根源，便于選擇最佳的諧波補償點、確定諧波補償量，可以對電力系統電網側的變化進行跟蹤，更貼切地反應電力系統運行的真實狀況，為電力系統進行潮流計算、電壓穩定性計算等電力系統的運算提供精確的等值參數值。
【IPC分類】G01R31-00, G06F19-00
【公開號】CN104865480
【申請號】CN201510331660
【發明人】羅明武, 楊樺, 肖代波, 朱茜, 羅云月, 殷家敏, 馮波, 王宇
【申請人】國家電網公司, 國網湖北省電力公司隨州供電公司, 重慶大學, 國網重慶長壽供電公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月16日