(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211131684.X (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路 南一段24号 (72)发明人 汪颖　马海星　肖先勇　陈韵竹　 胡文曦　 (74)专利代理 机构 成都禾创知家知识产权代理 有限公司 51284 专利代理师 刘凯 (51)Int.Cl. G01R 23/16(2006.01) G01R 31/08(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06Q 50/06(2012.01)H02J 3/01(2006.01) (54)发明名称 基于PQM、 TTU和SM量测数据协同的配电网谐 波状态估计方法 (57)摘要 本发明公开一种基于PQM、 TTU和SM量测数据 协同的配电网谐波状态估计方法， 首先构建多源 测量数据的量测方程， 然后对配电网进行分区处 理， 基于谐波电流和功率间的互信息定位各区域 谐波源， 基于最大熵模型估计谐波电流概率分 布， 最后基于谐波电流概率密度函数进行谐波电 流插值和谐波电压的高频估计。 本发 明克服了传 统配电网谐波状态估计方法需要大量同类型量 测数据的缺点， 能够估计节点注入谐波电流的概 率分布， 并实现了节点谐波电压的高频估计， 提 高了估计结果的准确率。 权利要求书5页 说明书11页 附图3页 CN 115453193 A 2022.12.09 CN 115453193 A 1.一种基于PQM、 TTU和 SM量测数据协同的配电网谐波状态估计方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 步骤1： 构建多源量测数据的量测方程： 确定谐波电压、 谐波电流的量测值与状态变量的关系， 构 建量测方程； 结合PQM和TTU的 谐波量测数据， 得 出各节点注入谐波电流； 步骤2： 对配电网进行分区处 理： 以量测装置所在的量测节点作为边界将配电网划分为若干个区域， 根据量测节点位 置， 对区域进行层次编号； 步骤3： 基于互信息 定位配电网各区域谐波源： 构建谐波源定位方案， 将各节点划分为谐波源和非谐波源， 对于每一种谐波源定位方 案， 唯一确定各节 点的注入谐波电流； 依次遍历各区域内所有的谐波源定位方案， 将 计算得 到的各节点注入谐波电流与所在节点的SM量测到的有功 功率数据Ps进行互信息计算； 基于互信 息计算结果得出各谐波源定位方案置信度， 最后选择置信度最大的谐波源定 位方案作为该区域谐波源定位结果； 步骤4： 基于最大熵模型估计谐波电流 概率分布： 对各时间区段内所估计谐波电流的随机变量构建最大熵模型， 并应用拉格朗日乘数法 求解所述最大熵模型， 得到所述 随机变量概率密度函数 的解析表达式， 根据最大熵模型和 解析表达式构建的方程， 求 解所估计谐波电流的概 率密度函数； 步骤5： 基于谐波电流 概率密度函数进行谐波电流插值和谐波电压的高频估计。 2.根据权利 要求1所述的基于PQM、 TTU和 SM量测数据协同的配电网谐波状态估计方法， 其特征在于， 所述 步骤1具体包括： 选取电网中各节点注入的谐波电流In作为状态变量， 考虑到配电网中PQM和TTU装置的 谐波量测数据， 则谐波电压、 谐波电流的量测值与状态变量的关系有如下几种形式： 1)对于TTU所量测的节点注入谐波电流 IB， 构建自量测方程： IB＝GBIn      (1) 式中： GB为IB与In间的量测矩阵， 当节点存在量测时， GB中对应的元 素取1， 否则取0； 2)对于PQM所量测的支路谐波电流 IL， 有 IL＝GLIn        (2) 式中： GL为IL与In间的量测矩阵， 由节点和支路连接关系得 出； 3)对于PQM、 T TU所量测的节点谐波电压UB， 有 UB＝ZBIn        (3) 式中： ZB为UB与In间的量测矩阵， 由相应的阻抗系数组成； 当节点为谐波源时， 节点注入谐波电流为谐波源谐波电流； 当节点为非谐波源时， 节点 注入谐波电流 为0； 当确认电网中某些节点 为非谐波源， 即无谐波电流注入时， 有 0＝G0In         (4) 式中： G0为对角阵， 当节点为非谐波源时G0中对应的对角元素取1， 当节点为谐波源时G0 中对应的对角元 素取0； 结合PQM和T TU的谐波量测数据， 将联系量测量与状态变量的数 学模型表示 为：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115453193 A 2式中： M为量测向量。 3.根据权利 要求1所述的基于PQM、 TTU和 SM量测数据协同的配电网谐波状态估计方法， 其特征在于， 所述步骤2中， 越靠近配网变电站的区域的优先级越高， 离配网变电站越远的 区域的优先级越低； 按优先级依 次对各区域进行谐波源定位， 对高优先级区域进行谐波源 定位时将下游的低优先级区域等效为一个节点， 该节点谐波电流为低优先级区域内所有谐 波源电流之和， 并确定等效后的量测方程； 将已定位谐波源的谐波电流注入量计算结果作 为已知量用于低优先级区域谐波源定位中。 4.根据权利 要求1所述的基于PQM、 TTU和 SM量测数据协同的配电网谐波状态估计方法， 其特征在于， 所述 步骤3具体包括： 步骤3.1： 对于每一种谐波源定位方案， 由式(5)唯一确定各谐波源谐波电流在一天内 的样本IS， 结合SM监测到的各节点有功 功率样本PS， 可构建样本集V： 式中： IS,j和PS,j分别为IS和PS的第j个样本； Nv为样本个数； 步骤3.2： 基于样本集V， 可由式(7)计算 IS和PS的联合概率密度函数： 式中： 为Is和Ps的联合概率密度函数； d为样本 维度； v＝[iS,pS]T为关于Is和 Ps的2维随机向量； vj＝[IS,j,PS,j]T为V中第j个样本向量； K(v)为多维核函数， 代表基于v和 vi之间的距离而赋予vi的权重； S为vi的协方差矩阵， 用于识别可能存在的线性关系； det(S) 为S的行列式； h为带宽； hd为h的d次方； 步骤3.3： 基于Is和Ps的联合概率密度函数 分别求得Is和Ps的边际概率密度 函数： 步骤3.4： 计算 IS和PS之间的互信息：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115453193 A 3