配电网谐波指标数据评估、传输方法及系统与流程

1.本技术涉及配电网谐波分析技术领域，尤其涉及一种配电网谐波指标数据评估、传输方法及系统。


背景技术：

2.为了应对化石能源逐渐枯竭及气候变化等问题，广泛发展光伏、风电等可再生能源是全球主要国家和地区的共识。分布式发电及微网是发展和使用可再生能源的重要技术，近年来储能、新能源汽车等设备也大量接入配电网，可再生能源的使用过程中会大量应用电力电子器件，这就可能导致配电网谐波超标，从而威胁配电网运行安全。
3.为了保证配电网运行安全，需要对配电网中加装谐波监测装置获取谐波，随后传输至电网侧的谐波分析平台进行谐波指标数据评估，谐波分析平台进行谐波指标数据评估需要具有完整的谐波数据。以每项谐波指标数据每10分钟间隔产生一次数据为例，单项谐波指标数据每天会产生6*24＝144条数据，而谐波指标数据一共包括谐波电压、谐波电流、谐波功率、谐波相角等100项指标，现代配电网要求电网状态实时感知，同时配电网覆盖面大，通常一个省级配电网需要安装几十万台谐波监测装置，每台谐波监测装置每天需要传输144*100＝14400条数据，实施时很难保证如此规模的谐波监测装置数据进行完整传输。
4.并且由于谐波指标数据传输量大，导致谐波指标数据传输速度慢，谐波分析平台无法实时获取到谐波指标数据进行谐波分析，导致通过谐波分析平台进行谐波指标数据评估不具备实时性。


技术实现要素：

5.为至少在一定程度上克服相关技术中难以保证谐波指标数据完整传输，且谐波指标数据评估不具备实时性的问题，本技术提供一种配电网谐波指标数据评估、传输方法及系统。
6.本技术的方案如下：
7.根据本技术实施例的第一方面，提供一种配电网谐波指标数据评估、传输方法，包括：
8.获取谐波指标数据；
9.根据所述谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件；
10.将所述谐波指标数据进行拟合得到拟合系数；
11.筛选所述谐波指标数据中的待传输数据；
12.将所述谐波异常事件、所述拟合系数和所述待传输数据进行上传。
13.优选地，所述根据所述谐波指标数据实时判断是否产生谐波异常事件，包括：
14.获取所述谐波指标数据中当前时间段产生的谐波电压；
15.在当前时间段产生的谐波电压超过设定的谐波畸变率限值时判断为发生谐波异常事件。
16.优选地，所述根据所述谐波指标数据实时判断是否产生谐波异常事件，还包括：
17.获取所述谐波指标数据中的谐波功率时间序列；
18.将所述谐波功率时间序列进行区段划分，在划分后的区段中确定当前时间段对应的区段作为初始区段；
19.在间隔预设时间后，对所述初始区段进行滑窗，得到所述初始区段的邻接区段；
20.将所述初始区段与所述邻接区段进行对比，在比值超过预设阈值时判断为发生谐波异常事件。
21.优选地，所述方法还包括：
22.在确定循环进行时，以所述邻接区段作为下一循环中的初始区段，执行循环。
23.优选地，所述将所述初始区段与所述邻接区段进行对比，包括：
24.分别计算所述初始区段和所述邻接区段中，各谐波功率单体值相对于区段谐波功率平均值的差异值序列；
25.对所述初始区段和所述初始区段对应的差异值序列进行拟合，得到初始拟合系数；
26.对所述邻接区段和所述邻接区段对应的差异值序列进行拟合，得到邻接拟合系数；
27.将所述初始拟合系数和所述邻接拟合系数进行对比。
28.优选地，所述对所述初始区段进行滑窗，得到所述初始区段的邻接区段，包括：
29.以所述初始区段中谐波功率的个数为长度，以所述初始区段中至少第二顺位后的谐波功率单体值作为所述邻接区段的起始值，通过滑动窗口得到所述邻接区段。
30.优选地，所述将所述谐波指标数据进行拟合得到拟合系数，包括：
31.对所述谐波指标数据进行类别划分；
32.构建各类谐波指标数据的多项式拟合函数，所述多项式拟合函数的各项为谐波指标数据与多项式系数的乘积；
33.对所述多项式拟合函数进行拟合，直至拟合函数误差低于预设误差阈值，输出各多项式系数作为拟合系数。
34.优选地，若拟合函数误差无法低于预设误差阈值，则将所述谐波指标数据进行分段拟合。
35.优选地，所述筛选所述谐波指标数据中的待传输数据，包括：
36.对所述谐波指标数据进行类别划分；
37.筛选各类谐波指标数据中的起始值、终止值、最大值、最小值和平均值作为各类谐波指标数据的待传输数据。
38.根据本技术实施例的第二方面，提供一种配电网谐波指标数据评估、传输系统，包括：
39.获取模块，获取谐波指标数据；
40.评估模块，用于根据所述谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件；
41.拟合模块，用于将所述谐波指标数据进行拟合得到拟合系数；
42.筛选模块，用于筛选所述谐波指标数据中的待传输数据；
43.上传模块，用于将所述谐波异常事件、所述拟合系数和所述待传输数据进行上传。
44.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术中的配电网谐波指标数据评估、传输方法，在获取谐波指标数据后，直接根据谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件，使得上传的谐波异常事件具有实时性。将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数并进行上传，使得上级终端如谐波分析平台可以根据拟合系数还原出任意时刻的谐波指标数据。同时本技术中还筛选谐波指标数据中的待传输数据，只将待传输数据进行上传，不仅减少数据传输量，还可以使上级终端通过待传输数据对还原出的谐波指标数据进行验证。
45.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
46.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
47.图1是本技术一个实施例提供的一种配电网谐波指标数据评估、传输方法的流程示意图；
48.图2是本技术一个实施例提供的一种初始区段滑窗过程的示意图；
49.图3是本技术一个实施例提供的一种一种配电网谐波指标数据评估、传输系统的结构示意图。
50.附图标记：获取模块-21；评估模块-22；拟合模块-23；筛选模块-24；上传模块-25。
具体实施方式
51.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
52.实施例一
53.图1是本技术一个实施例提供的一种配电网谐波指标数据评估、传输方法的流程示意图，参照图1，一种配电网谐波指标数据评估、传输方法，包括：
54.s11：获取谐波指标数据；
55.配电网谐波指标数据较多，以传输2-25次谐波为例，可衍生出谐波电压、谐波电流、谐波功率、谐波相角等100项谐波指标数据，谐波指标数据可以由现有的配电网谐波监测装置进行采集。
56.s12：根据谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件；
57.s13：将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数；
58.s14：筛选谐波指标数据中的待传输数据；
59.s15：将谐波异常事件、拟合系数和待传输数据进行上传。
60.需要说明的是，本实施例中的技术方案应用于电力系统配电网运行与分析领域，具体应用在电力系统配电网谐波指标数据评估和数据传输中。
61.需要说明的是，为了实现快速、实时的配电网谐波指标数据评估，本实施例中基于谐波指标数据中的谐波电压项和谐波功率项进行评估。具体如下：
62.1)根据谐波指标数据中的谐波电压项实时判断是否产生谐波异常事件，包括：
63.获取谐波指标数据中当前时间段产生的谐波电压；
64.在当前时间段产生的谐波电压超过设定的谐波畸变率限值时判断为发生谐波异常事件。
65.需要说明的是，由于国标中规定了各次谐波电压和谐波畸变率的限值，因此基于谐波电压的评估参照国标规定的谐波畸变率限值进行判断，若超过限值则判断为发生一个谐波异常事件。例如国标中规定10kv的偶次谐波电压中畸变谐波含有率限值为1.6％，若6次谐波电压中的畸变谐波含有率为1.7％，则判断为发生一个谐波异常事件。
66.2)根据谐波指标数据中的谐波功率项实时判断是否产生谐波异常事件，包括：
67.获取谐波指标数据中的谐波功率时间序列；
68.将谐波功率时间序列进行区段划分，在划分后的区段中确定当前时间段对应的区段作为初始区段；
69.在间隔预设时间后，对初始区段进行滑窗，得到初始区段的邻接区段；
70.将初始区段与邻接区段进行对比，在比值超过预设阈值时判断为发生谐波异常事件。
71.可以理解的是，谐波功率是通过谐波电压、谐波电流、谐波相角计算得到，因此它能比较全面的展现谐波特性。
72.谐波功率的计算如下式所示：
73.p＝u*i*cos(θ)
74.其中，p为谐波功率、u为谐波电压幅值、i为谐波电流、θ为谐波电压与谐波电流相角差值。
75.需要说明的是，将初始区段与邻接区段进行对比，包括：
76.分别计算初始区段和邻接区段中，各谐波功率单体值相对于区段谐波功率平均值的差异值序列；
77.对初始区段和初始区段对应的差异值序列进行拟合，得到初始拟合系数；
78.对邻接区段和邻接区段对应的差异值序列进行拟合，得到邻接拟合系数；
79.将初始拟合系数和邻接拟合系数进行对比。
80.具体实施时，将已知谐波功率序列划分为i个区段，在划分后的区段中确定当前时间段对应的区段作为初始区段记做pi(t)，pi(t)＝[pi(1),pi(2)...pi(n)]，t的取值范围为[1,n],n为一个区段中包含的谐波功率个数。比如每隔10分钟产生一个谐波功率，以一个小时为一个区段的话，则n取值为6。
[0081]
求取pi(t)中n个谐波功率的平均值p
iavg
：
[0082][0083]
分别求取pi(t)下n个功率与p
iavg
的差值得到新的序列p
i*
(t)，p
i*
(t)＝[p
i*
(1),p
i*
(2),
…
，p
i*
(n)]：
[0084]
p
i*
(t)＝pi(t)-p
avg
[0085]
优选地，本实施例中使用指数函数对初始区段和初始区段对应的差异值序列进行
拟合，再根据下式得到初始拟合系数：
[0086][0087]
初始拟合系数为
[0088]
需要说明的是，也可以使用其他函数对初始区段和初始区段对应的差异值序列进行拟合，本实施例中不做限定。
[0089]
在间隔预设时间后，对初始区段进行滑窗，得到初始区段的邻接区段，比如以初始区段中谐波功率的个数为长度，以初始区段中至少第二顺位后的谐波功率单体值作为邻接区段的起始值，通过滑动窗口得到邻接区段。若每隔10分钟产生一个谐波功率，以一个小时为一个区段的话，间隔预设时间可以设定为20分钟，即在初始区段的最后一位谐波功率产生后，间隔20分钟，对初始区段进行滑窗，得到初始区段的邻接区段，邻接区段中包含初始区段的后4位谐波功率和间隔的20分钟内产生的两个谐波功率。
[0090]
可以理解的是，本实施例中以初始区段中至少第二顺位后的谐波功率单体值作为邻接区段的起始值，是考虑到如果以初始区段中第二顺位的谐波功率单体值作为邻接区段的起始值，邻接区段只是在初始区段的基础上移动了一个数值，那么邻接区段相较于初始区段的变换幅度比较小，不利于判断是否发生谐波异常事件。
[0091]
得到邻接区段后，基于同样的方法，可以得到邻接区段对应的邻接拟合系数
[0092]
将初始拟合系数和邻接拟合系数进行对比：
[0093][0094]
在比值k1超过预设阈值时判断为发生谐波异常事件，比如可以设定为在k1≥1.01或k1≤0.9时判断为发生谐波异常事件。
[0095]
在确定循环进行时，以邻接区段作为下一循环中的初始区段，执行循环。参照图2，第一次循环中的初始区段为pi，邻接区段为pi 1，第二次循环时pi 1作为新的初始区段，对pi 1进行滑窗得到pi 2，以此类推。本实施例中，通过计算每两个相邻区段的拟合系数的比值，来确定每两个相邻区段的相似度，在两个相邻区段的相似度未达到要求时，即判断为发生谐波异常事件。
[0096]
需要说明的是，将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数，包括：
[0097]
对谐波指标数据进行类别划分；
[0098]
构建各类谐波指标数据的多项式拟合函数，多项式拟合函数的各项为谐波指标数据与多项式系数的乘积；
[0099]
对多项式拟合函数进行拟合，直至拟合函数误差低于预设误差阈值，输出各多项式系数作为拟合系数。
[0100]
谐波指标数据可衍生出谐波电压、谐波电流、谐波功率、谐波相角等100项谐波指标数据，所以本实施例中先对谐波指标数据进行类别划分，对于每种类别的谐波指标数据均构建其对应的多项式拟合函数。比如某项谐波数据为hmi，hmi＝[hmi1,hmi2...hmin]，则构建的多项式拟合函数为：
[0101]
f(hmi)＝b0 b1*hmi b2*hmi2 ...br*hmir[0102]
其中，b为多项式系数。
[0103]
对多项式拟合函数进行拟合，直至拟合函数误差低于预设误差阈值，输出各多项式系数作为拟合系数。拟合误差可按谐波监测装置的精度确定，例如5％。具体实施时，若拟合函数误差无法低于预设误差阈值，则可以将谐波指标数据进行分段拟合。
[0104]
需要说明的是，也可以使用其他函数对谐波指标数据进行拟合，本实施例中不做限定。
[0105]
对本实施例中的技术方案进行举例说明：
[0106]
某个监测点对象某时间段的2次谐波电压数据如下表：
[0107][0108][0109]
其拟合后得到的拟合函数为：y＝-0.37x2 4.72x 20.22，拟合系数b0,b1，b2分别为20.22，4.72，-0.37，拟合误差为5.11，谐波电压平均值为32.01，最小值为26，最大值为37.2。
[0110]
上级终端如谐波分析平台可以根据拟合系数得到拟合函数，进而还原出任意时刻的2次谐波电压，还原后得到的新整数序列如下：
[0111]
x:时间序列y:谐波电压(v)126224.57328.18431.05533.18634.57735.22835.13933.6
[0112]
上级终端通过拟合系数还原的得到谐波电压：平均值为31.27，最小值为24.57，最大值为35.22，对比原始平均值32.01，原始最小值26，原始最大值37.2，考虑拟合误差：5.11后，可以评估此时接收的数据是正确的。
[0113]
需要说明的是，筛选谐波指标数据中的待传输数据，包括：
[0114]
对谐波指标数据进行类别划分；
[0115]
筛选各类谐波指标数据中的起始值、终止值、最大值、最小值和平均值作为各类谐波指标数据的待传输数据。
[0116]
谐波指标数据可衍生出谐波电压、谐波电流、谐波功率、谐波相角等100项谐波指标数据，所以本实施例中先对谐波指标数据进行类别划分，对于每种类别的谐波指标数据均筛选出其中的待传输数据，只将待传输数据进行上传，不仅可以减少数据传输量，还可以使上级终端通过待传输数据对还原出的谐波指标数据进行验证。
[0117]
具体实施时，从各类谐波指标数据中筛选出起始值、终止值、最大值、最小值和平均值作为各类谐波指标数据的待传输数据。如此，进行上传时，仅需要上传拟合系数、起始值、终止值、最大值、最小值和平均值即可。
[0118]
优选地，还可以将拟合误差也进行上传以使上级终端根据拟合误差评估接收的数据是否正确。
[0119]
可以理解的是，将谐波指标数据进行拟合时，一般只需进行三次拟合即可完成拟合过程，此时得到的拟合系数为三个，此时需要上传的数据为三个拟合系数，谐波指标数据的起始值、终止值、最大值、最小值和平均值，拟合误差一共9个数据。相对于现有技术中每类谐波指标数据每天产生的6*24＝144条数据量，数据传输量减少了90％以上。
[0120]
可以理解的是，本实施例中的配电网谐波指标数据评估、传输方法，在获取谐波指标数据后，直接根据谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件，使得上传的谐波异常事件具有实时性。将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数并进行上传，使得上级终端如谐波分析平台可以根据拟合系数还原出任意时刻的谐波指标数据。同时本实施例中还筛选谐波指标数据中的待传输数据，只将待传输数据进行上传，不仅减少数据传输量，还可以使上级终端通过待传输数据对还原出的谐波指标数据进行验证。
[0121]
实施例二
[0122]
图3是本技术一个实施例提供的一种一种配电网谐波指标数据评估、传输系统的结构示意图，参照图3，一种配电网谐波指标数据评估、传输系统，包括：
[0123]
获取模块21，获取谐波指标数据；
[0124]
评估模块22，用于根据谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件；
[0125]
拟合模块23，用于将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数；
[0126]
筛选模块24，用于筛选谐波指标数据中的待传输数据；
[0127]
上传模块25，用于将谐波异常事件、拟合系数和待传输数据进行上传。
[0128]
可以理解的是，本实施例中的配电网谐波指标数据评估、传输系统，包括：获取模块21，评估模块22，拟合模块23，筛选模块24和上传模块25。实施时，获取模块21获取谐波指标数据；评估模块22根据谐波指标数据实时判断是否发生谐波异常事件；拟合模块23将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数；筛选模块24筛选谐波指标数据中的待传输数据；上传模块25将谐波异常事件、拟合系数和待传输数据进行上传。本实施例中，直接根据谐波指标
数据实时判断是否发生谐波异常事件，使得上传的谐波异常事件具有实时性。将谐波指标数据进行拟合得到拟合系数并进行上传，使得上级终端如谐波分析平台可以根据拟合系数还原出任意时刻的谐波指标数据。同时本实施例中还筛选谐波指标数据中的待传输数据，只将待传输数据进行上传，不仅减少数据传输量，还可以使上级终端通过待传输数据对还原出的谐波指标数据进行验证。
[0129]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0130]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0131]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0132]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0133]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0134]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0135]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0136]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0137]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。