一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法技術

本發明專利技術涉及一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法，本方法考慮背景諧波的影響，以歐幾里德距離作為衡量指標，利用諧波樣本的歐幾里德距離作為加權指標修正支持向量機的誤差要求和懲罰參數，以此形成用于估計系統諧波阻抗的加權支持向量機回歸模型，從而求解諧波發射水平，能有效抑制背景諧波的影響。與現有技術相比，本發明專利技術方法根據加權支持向量機回歸模型估計系統諧波阻抗，相當于解線性約束的二次規劃問題，其解是唯一的、全局的和最優的，具有較高的預測精度和魯棒性，對于電網運行方式改變，即系統諧波阻抗變化時能夠作較準確的回歸。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種系統諧波發射水平估計方法，尤其是涉及一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法。
技術介紹
當今電網在飛速發展的同時，也帶來了許多急需解決的問題。其中，大規模的非線性和沖擊性負荷，在接入電網后產生了嚴重的電力諧波污染問題。準確地估計用戶側和系統側的諧波發射水平對PCC點(公共連接點)的諧波污染責任分割起著至關重要的作用。而評估諧波發射水平的難點在于如何在系統參數和電網運行方式不斷變化的情況下準確的估計系統諧波阻抗。大致來講，“干預式”和“非干預式”是兩類主要的系統諧波阻抗估計方法。“干預式”方法利用向電網注入諧波/間諧波電流或者某條支路的開斷來估計諧波阻抗，這種外界的干預可能影響電力系統的正常運行狀態，不能廣泛使用。“非干預式”方法則是圍繞可測得的PCC點諧波數據進行研究，從已知數據中挖掘和提取諧波阻抗信息，主要包括：(1)波動量法，考慮背景諧波波動較小時系統諧波阻抗可近似由PCC點諧波電壓和電流波動量的比值代替，簡單實用，因此被廣泛應用。但該方法要求測量參數具有較高的準確性且背景諧波基本保持穩定；(2)回歸法，根據電力系統等效電路推導出回歸方程，并將回歸方程中的截距項視作恒定，從而將諧波阻抗的求解轉化為回歸系數的求解，但該方法也要求背景諧波基本保持穩定以滿足回歸假設，否則回歸方程將失去原有的穩健性。在《基于獨立隨機矢量協方差特性的諧波發射水平評估方法》(作者：惠錦，楊洪耕，林順富，馬豫超.電力系統自動化，2009，07：27-31.)中，考慮實際電網中PCC點諧波電流受背景諧波影響較小，以獨立隨機矢量協方差為零的思想建立模型，推導出諧波阻抗的估計公式，在一定程度上削弱了背景諧波波動的干擾，但其要求諧波電流的波動由用戶側主導，諧波電壓的波動由雙方共同主導，當系統波動不符合上述要求時該方法計算結果值得進一步商榷。在《基于阻抗歸一化趨勢判別的諧波發射水平估計》(作者：惠錦，楊洪耕，葉茂青.中國電機工程學報，2011，31(10)：73-79.)中，提出了采用阻抗歸一化趨勢判別篩選出由用戶側主導的波動量樣本，并以此進行波動量法計算得到系統諧波阻抗。然而，該方法的應用范圍僅局限于單一性質的工業符合，且基波電流和其諧波電流的變化具有較強的相關性。因此，該方法的可靠性和有效性受到限制，同時增加了波動量法應用的復雜性。在《基于支持向量機的諧波阻抗估計方法》(作者：康婕，解紹鋒，劉曉菊，魏曉娟.電力系統保護與控制，2010，22：131-134+205.)中，以PCC點諧波數據作為輸入，利用支持向量回歸機回歸估計諧波阻抗，由于二次規劃的解是全局最優且唯一的，該方法具有較好的估計精度和泛化性，但其未考慮背景諧波波動造成的諧波測量數據的差異對阻抗估計結果的影響，估計結果可能偏離真實值。在《基于廣義柯西分布的系統側諧波阻抗估計》(作者：楊少兵,吳命利.中國電機工程學報,2014,07:1159-1166.)中，提出波動量比值的實部和虛部在統計特征上服從廣義柯西分布，從而利用PearsonVII公式對實部或虛部的概率密度進行非線性曲線擬合辨識出各自的眾數位置，即為電阻和電抗的估計值。但該方法成立的條件是系統側和用戶側諧波源波動量的實部都服從均值為0的正態分布，由兩側諧波源分布特性所引起的估計誤差需進一步驗證，具有一定的局限性。因此，有必要提出一種更加穩健可靠的諧波發射水平估計方法。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種考慮背景諧波影響、預測精度高、魯棒性強的基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法，其特征在于，包括以下步驟：S01，測量公共連接點上某次諧波電壓和電流數據，按照一定的子時間段分成n個子數據段；S02，對于每一個子時間段，將對應子數據段內的每一對諧波電壓和諧波電流組成一個二維向量，將所有二維向量的集合作為訓練樣本，將所述的訓練樣本作為加權支持向量機的輸入，將該子時間段的系統諧波阻抗作為加權支持向量機的輸出，將該子時間段的相鄰子時間段的諧波電壓和諧波電流作為預測樣本；S03，計算各個訓練樣本與對應預測樣本的歐幾里德距離，根據歐幾里德距離確定訓練樣本的重要性，從而得到加權支持向量機回歸模型中誤差要求ε和懲罰參數C的加權系數si，以此減小異類諧波數據對阻抗估計的影響，進而有效抑制背景諧波波動的影響；S04，根據訓練樣本與系統諧波阻抗的關系以及求得的加權系數si，建立加權支持向量機回歸模型，對訓練樣本進行反復訓練，即對每一個子時間段都進行訓練，得到相鄰子時間段的系統諧波阻抗，其中所述的加權支持向量機回歸模型具體為： min α ( * ) ∈ R 2 n = 1 2 Σ i , j = 1 n ( α i * - α i ) ( α j * - α j ) K ( x i , x j ) + ϵ Σ i = 1 n t i 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法，其特征在于，包括以下步驟：S01，測量公共連接點上某時間段內某次諧波電壓和電流數據，按照一定的子時間段分成n個子數據段；S02，對于每一個子時間段，將對應子數據段內的每一對諧波電壓和諧波電流組成一個二維向量，將所有二維向量的集合作為訓練樣本，將所述的訓練樣本作為加權支持向量機的輸入，將該子時間段的系統諧波阻抗作為加權支持向量機的輸出，將該子時間段的相鄰子時間段的諧波電壓和諧波電流作為預測樣本；S03，計算各個子數據段的訓練樣本與對應預測樣本的歐幾里德距離，根據歐幾里德距離確定訓練樣本的重要性，從而得到加權支持向量機回歸模型中誤差要求ε的加權系數和懲罰參數C的加權系數；S04，根據訓練樣本與系統諧波阻抗的關系以及求得的加權系數si，建立加權支持向量機回歸模型，對每一個子時間段的訓練樣本進行訓練，得到相鄰子時間段的系統諧波阻抗，其中加權支持向量機回歸模型具體為：minα(*)∈R2n=12Σi,j=1n(αi*-αi)(αj*-αj)K(xi,xj)+ϵΣi=1nti(αi*-αi)-Σi=1nyi(αi*-αi)---(1)]]>式(1)的約束條件為：其中，i表示子數據段的編號，按照歐幾里德距離從小到大進行編號，i＝1,…,n，αi和αi*是引入的拉格朗日乘子，且滿足等式αi×αi*＝0，αi≥0，αi*≥0，αj和αj*為拉格朗日乘子，xi,和xj為諧波電壓，yi,為諧波電流，K(xi,,xj)為引入的核函數，ε為誤差要求，ti為ε的加權系數，C為懲罰參數，si為C的加權系數；S05，根據相鄰子時間段的系統諧波阻抗估計該相鄰子時間段的諧波發射水平。...

【技術特征摘要】
1.一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法，其特征在于，包括以
下步驟：
S01，測量公共連接點上某時間段內某次諧波電壓和電流數據，按照一定的子
時間段分成n個子數據段；
S02，對于每一個子時間段，將對應子數據段內的每一對諧波電壓和諧波電流
組成一個二維向量，將所有二維向量的集合作為訓練樣本，將所述的訓練樣本作為
加權支持向量機的輸入，將該子時間段的系統諧波阻抗作為加權支持向量機的輸
出，將該子時間段的相鄰子時間段的諧波電壓和諧波電流作為預測樣本；
S03，計算各個子數據段的訓練樣本與對應預測樣本的歐幾里德距離，根據歐
幾里德距離確定訓練樣本的重要性，從而得到加權支持向量機回歸模型中誤差要求
ε的加權系數和懲罰參數C的加權系數；
S04，根據訓練樣本與系統諧波阻抗的關系以及求得的加權系數si，建立加權
支持向量機回歸模型，對每一個子時間段的訓練樣本進行訓練，得到相鄰子時間段
的系統諧波阻抗，其中加權支持向量機回歸模型具體為：
m i n α ( * ) ∈ R 2 n = 1 2 Σ i , j = 1 n ( α i * - α i ) ( α j * - α j ) K ( x i , x j ) + ϵ Σ i = 1 n t i ( α i * - α i ) - Σ i = 1 n y i ( α i * - α i ) - - - ( 1 ) ]]>式(1)的約束條件為：其中，i表示子數據段的編號，按照歐幾里德距離從小到大進行編號，i＝1,…,n，
αi和αi*是引入的拉格朗日乘子，且滿足等式αi×αi*＝0，αi≥0，αi*≥0，αj和αj*為
拉格朗日乘子，xi,和xj為諧波電壓，yi,為諧波電流，K(xi,,xj)為引入的核函數，ε為
誤差要求，ti為ε的加權系數，C為懲罰參數，si為C的加權系數；
S05，根據相鄰子時間段的系統諧波阻抗估計該相鄰子時間段的諧波發射水
平。
2.根據權利要求1所述的一種基于加權支持向量機的諧波發射水平估計方法，
其特征在于，所述的步驟S03具體為：定義歐幾里德距離最短的子數據段樣本的
加權系數s0＝1，t0＝0.01，歐幾里德距離最長的子數據段樣本加權系數sn＝0.01，tn＝1，
通過線性插值計算其余子數據段樣本的加權系數：
s i = l i - i l i - ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅祾，潘愛強，陳甜甜，張鵬，莊黎明，金家培，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，華東電力試驗研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31