本发明属于电网串联元件谐波状态辨识，尤其涉及一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法及系统。
背景技术：
1、随着电力电子技术的快速发展与应用，电力系统中的电力电子设备占比越来越高。这些具有非线性伏安特性的设备会产生谐波，并注入输电网，使得电网谐波含量上升，导致电压电流波形发生“畸变”，可能会造成继电保护装置和控制设备的误动作,威胁电网安全可靠运行。此外，电力系统的谐波污染还将导致系统中附加损耗和设备发热增加，会使设备绝缘条件恶化从而缩短设备使用寿命。谐波的存在还会引起电力设备的机械振动，影响仪表测量精度等。电力系统谐波污染问题日益严重,会对系统的安全性和稳定性造成破坏，最终影响生产生活的各个方面。总之，为了提高电力系统的供电可靠性、确保系统的安全运行，需要对系统中的谐波含量进行控制。
2、对谐波进行防治和处理，首先要明确电网中各元件对电网总谐波含量造成的影响。即该元件并网工作时，是否会激发特定频次谐波，提升电网特定频次谐波的含量，对电网造成谐波污染；亦或吸收特定频次的谐波，起到类似滤波的作用。因此，亟需构思一种能快速、准确地检测电网中各元件谐波成分的谐波分析方法，明晰各元件对各频次谐波的激发/吸收特性，从而准确定位电网中的各频次谐波源，为后续的谐波治理提供技术支撑。
技术实现思路
1、本发明提供一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法及系统，用以解决现有技术中具有非线性伏安特性的设备产生谐波，导致电压电流波形发生畸变的缺陷，实现对输电网中的谐波含量进行控制。
2、本发明提供一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，包括以下步骤：
3、节点电压采样包括：将电网中任一串联元件两端节点的电压信号经滤波去除杂质波后输出作为节点电压采样的输入信号，节点电压采样将其转换为离散时间信号输出，作为谐波电压频谱提取的输入信号；
4、谐波电压频谱提取包括：接收节点电压采样输出的信号，计算得到两端节点的各次谐波电压数据，作为谐波电流计算的输入信号；
5、谐波电流计算包括：依靠优化lssvm和元件机理串联融合的谐波电流拟真方法，以节点各次谐波电压计算该节点对应次数的谐波电流；并将谐波电流作为谐波功率计算的输入信号；
6、谐波功率计算包括：利用两端节点谐波电压、谐波电流数据计算串联元件两端的各次谐波功率，将计算结果作为谐波成分辨识的输入信号；
7、谐波成分辨识包括：结合预测及传输误差对比串联元件两端节点的各次同频率谐波功率，辨识所述串联元件的谐波成分。
8、根据本发明提供的一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，所述节点电压采样具体步骤如下：
9、对输入电压信号进行等间隔抽样，将其转换为有限字长的离散时间信号；采样完成后，将一端节点的电压离散时间信号和另一端节点的电压离散时间信号作为谐波电压频谱提取的输入信号。
10、根据本发明提供的一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，所述谐波电压频谱提取具体步骤如下：
11、分别对一端节点各输入线路的输入电压信号各输入电流信号进行fft分析，得到一端节点各输入线路的输入电压的各次谐波电压数据；同理，对另一端节点各输出线路的输出电压进行fft分析，得到另一端节点各输出线路的输出电压的各次谐波数据；将一端节点和另一端节点的各次谐波电压数据作为谐波电流计算的输入信号。
12、根据本发明提供的一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，所述谐波电流计算具体步骤如下：
13、1)采用机理模型获取数据源：利用simulink仿真模块搭建元件的机理仿真模型；编写谐波电压注入程序，运行仿真模型获取该串联元件输入及输出端的基波/各次谐波的电压、电流值；
14、2)建立数据模型：建立最小二乘支持向量机数据回归模型，模型采用径向基核函数；利用参数寻优算法寻找最小二乘支持向量机模型最优的正则化参数和核函数参数；通过参数寻优输出含最优参数的最小二乘支持向量机模型；
15、3)利用机理-数据串行融合计算谐波电流值：通过两端节点各次谐波电压值计算对应的各次谐波电流值；将步骤1)运行仿真模型获取的数据分为测试集与训练集，训练步骤2输出的含最优参数的最小二乘支持向量机模型，以训练结果为依据调整数据模型参数，使数据模型模拟串联元件两端节点各次谐波电压及基波电压与各次谐波电流间的非线性关系；重复训练-调整参数据的过程直至模型准确率达到使用要求。
16、根据本发明提供的一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，所述谐波功率计算具体步骤如下：
17、1)设x为0到m中任意整数，z为谐波次数；调取谐波电压频谱提取得到的第x回输入线路的基波电压直流电压及各次谐波电压调取谐波电流计算得到的第x回输入线路的基波电流直流电流及各次谐波电流按p＝ui计算输入线路上直流分量的功率、基波分量的功率、z次谐波分量的功率；同理，设y为m+1到n中任意整数，调取谐波电压频谱提取第y回输入线路的基波电压直流电压及各次谐波电压调取谐波电流计算得到的第y回输入线路的基波电流直流电流及各次谐波电流按p＝ui计算第y回输入线路上直流分量的功率基波分量的功率z次谐波分量的功率
18、2)计算输入线路的同频次谐波总功率；调取第1回输入线路中基波分量的功率第2回输入线路中基波分量的功率……、第m回输入线路中基波分量的功率并进行求和，得到输入节点的基波分量总功率同理，求得输入节点的直流分量总功率输入节点的z次谐波分量总功率
19、3)计算输出线路的同频次谐波总功率；调取第1回输入线路中基波分量的功率第2回输入线路中基波分量的功率……、第m回输入线路中基波分量的功率并进行求和，得到输入节点的基波分量总功率同理，求得输入节点的直流分量总功率输入节点的z次谐波分量总功率
20、4)上述计算完成后，将输入、输出节点的基波、直流及各次谐波总功率计算结果作为谐波成分辨识的输入信号，进行谐波源存在性辨识。
21、根据本发明提供的一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，所述谐波成分辨识具体步骤如下：
22、①若输出线路有一谐波功率的频次在输入线路中不存在，则该元件中存在该频次的谐波源；同理，若输入线路有一谐波功率的频次在输出线路中不存在，则该元件具有吸收该频次谐波作用；
23、②逐个比较和的大小；设该串联元件的功率传输误差为η'；
24、若则该元件中存在该频次的谐波源，元件该频次的谐波成分为正，即元件会激发某频次的谐波，提升电网该次谐波含量；
25、若则元件该频次谐波成分为负，即元件会吸收该频次的谐波，降低电网该次谐波含量。
26、本发明还提供一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识系统，系统包括：节点电压采样模块、谐波电压频谱提取模块、谐波电流计算模块、谐波功率计算模块和谐波成分辨识模块；
27、节点电压采样模块用于将电网中任一串联元件两端节点的电压信号经滤波去除杂质波后输出作为节点电压采样的输入信号，节点电压采样将其转换为离散时间信号输出，作为谐波电压频谱提取的输入信号；
28、谐波电压频谱提取模块用于接收节点电压采样输出的信号，计算得到两端节点的各次谐波电压数据，作为谐波电流计算的输入信号；
29、谐波电流计算模块用于依靠优化lssvm和元件机理串联融合的谐波电流拟真方法，以节点各次谐波电压计算该节点对应次数的谐波电流；并将谐波电流作为谐波功率计算的输入信号；
30、谐波功率计算模块用于利用两端节点谐波电压、谐波电流数据计算串联元件两端的各次谐波功率，将计算结果作为谐波成分辨识的输入信号；
31、谐波成分辨识模块用于结合预测及传输误差对比串联元件两端节点的各次同频率谐波功率，辨识所述串联元件的谐波成分。
32、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
33、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
34、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
36、本发明可以利用优化最小二乘支持向量机，基于电网串联元件两端节点电压数据预测两端各次谐波电流值，并通过元件两端各次谐波电压数据及各次谐波电流数据计算元件两端的各次谐波功率，最后对比两端各次谐波功率，辨识串联元件的谐波成分，从而明晰各元件对各频次谐波的激发/吸收特性、准确定位电网中的各频次谐波源。本发明方法流程简单、计算快、精度高。
37、本发明利用实测的串联元件两端电压数据，采用优化lssvm算法预测元件两端谐波电流，解决了谐波电流难以实际测量的问题；
38、本发明利用实测电压及预测电流计算各次谐波功率，通过对比输入/输出元件的各次谐波功率，以能量的视角判断元件对各次谐波的真实影响。
1.一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，所述节点电压采样具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，所述谐波电压频谱提取具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，所述谐波电流计算具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，所述谐波功率计算具体步骤如下：
6.根据权利要求5所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法，其特征在于，所述谐波成分辨识具体步骤如下：
7.一种数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识系统，其特征在于，该系统用于权利要求1-6任意一项所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法；系统包括：节点电压采样模块、谐波电压频谱提取模块、谐波电流计算模块、谐波功率计算模块和谐波成分辨识模块；
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述数据-机理串行的串联元件谐波成分辨识方法。
