一种电压暂降水平的综合评估方法技术

本发明专利技术公开了一种电压暂降水平的综合评估方法，基于IEEE Std 1564‑2014标准，选取幅值、频次、能量与严重程度指标构造节点指标向量；采用倒扣逆变换法与均值法对原始指标数据进行同趋势化和无量纲化，实现指标的预处理；基于层次分析法构造判断矩阵，对指标进行主观赋权；采用基于TOPSIS模型的主成分分析法，对指标进行客观评估；通过组合赋权对节点暂降水平进行综合评估；解决了暂降指标间信息冗余水平过高的问题，通过组合赋权方法能够结合主观经验与客观信息的优势，克服了传统电压暂降评估仅采用单一赋权方法、不能全面刻画暂降特征的缺陷，所提检验方法能够对综合评估方法的各方面性能进行较为准确、全面的描述。

A Comprehensive Evaluation Method of Voltage Temporary Precipitation Level

The invention discloses a comprehensive evaluation method of voltage temporary precipitation level, which selects the magnitude, frequency, energy and severity index to construct node index vector based on the standard of IEEE Std 1564 Subjective weighting is applied to the standard, principal component analysis based on TOPSIS model is used to evaluate the index objectively, combined weighting is used to evaluate the node's temporary precipitation level comprehensively, and the problem of excessive information redundancy between the temporary indicators is solved. The combined weighting method can combine the advantages of subjective experience and objective information, and overcome the traditional method of voltage sag assessment using only a single assignment. The proposed test method can accurately and comprehensively describe all aspects of the performance of the comprehensive evaluation method.

【技术实现步骤摘要】
一种电压暂降水平的综合评估方法
本专利技术涉及电压暂降评估领域，尤其涉及一种基于结合层次分析法主观赋权和TOPSIS主成分分析法客观评估的电压暂降水平的综合评估方法。
技术介绍
随着半导体、自动化等行业的发展和高新技术的应用，电压暂降造成的经济损失愈渐巨大，成为了最主要的电能质量问题之一。对电压暂降水平的度量和评估是科学解决电压暂降问题的基础，IEEEStd1564-2014虽然已经建立起由单一事件、节点和系统指标构成的暂降指标体系，然而并未形成系统的评估流程，如何实现节点暂降水平的综合评估，成为当下亟待解决的问题。电压暂降评估方法主要包括实测法、仿真模拟法和状态估计法等。实测法基于典型波形、累计概率等多个方面的参数特征对暂降事件进行分类统计，总结并分析电压暂降的统计与描述特性，具有结果可靠性好的优点，但成本较高；仿真模拟法以故障率、故障位置以及故障类型的历史统计数据为基础进行电压暂降仿真，所得结果仅能在理论上成立；状态估计法能够结合实测法与仿真模拟法的优点，基于必要的监测数据，通过状态估计方程实现电压暂降的估计，然而状态估计需要重构状态估计方程，计算量大。此外，现有的这些暂降评估方法仅针对暂降频次进行评估，无法完备刻画电网的暂降水平。为克服暂降频次造成暂降信息缺失的问题，IEEEStd1564-2014建立了包含暂降频次、暂降能量和严重程度等信息的暂降指标体系。基于此标准体系，相关研究通过K均值聚类算法选取系统中的代表性节点，由代表性节点指标向量来表征系统暂降特性，然而多项指标不利于直观地量化和对比暂降水平。为将分项指标合并为综合指标，相关学者提出了一种基于组合赋权的节点电压暂降严重程度综合评估方法，所得多类型综合性指标能够更全面直观地进行对比分析，但其所运用的变异系数法和熵值法仅考虑了数据的客观特性，而忽略了赋权主观判断的影响，所得评估结果存在与专家经验相违背的缺陷。因而在此基础之上，相关学者进一步将G1主观赋权与熵值客观赋权相结合得到组合权重，但方法并未考虑指标冗余性对评估结果的影响。以上评估方法均只能定性地分析和评价综合评估结果是否合理，其评价结果缺乏科学依据，更欠缺一套完备的综合评估流程。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电压暂降水平的综合评估方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术包括以下步骤：1)基于IEEEStd1564-2014构造节点指标向量；2)对指标数据进行同趋势化和无量纲化的预处理；3)分别对指标进行主、客观赋权与评估；4)通过组合赋权结合主客观特征，对暂降进行综合评估；5)对综合评估方法的各项性能进行检验；作为优选，所述步骤2)采用倒扣逆变换法和均值法进行预处理，能够保留原始指标数据的分布规律与变异系数特征。作为优选，所述步骤3)采用基于TOPTSIS模型的PCA法进行客观评估，在充分反映节点暂降事件客观特征的同时，能够降低指标间信息冗余水平，使得评估结果更加真实可靠。作为优选，所述步骤5)中基于一致性、稳定性、有效性和必要性四个角度对综合评估方法的性能特征进行刻画描述，建立了暂降综合评估方法优劣程度的评判标准。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是一种电压暂降水平的综合评估方法，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)采用基于TOPTSIS模型的PCA法进行客观评估，在充分反映节点暂降事件客观特征的同时，能够降低指标间信息冗余水平，使得评估结果更加真实可靠；(2)提出了一套较为完善的检验体系，通过一致性、稳定性、有效性和必要性对综合评估方法的性能进行全面的刻画，为后续理论的不断发展与完善提供了一个评估分析的准则；(3)本专利技术方法具有一般性和合理性。附图说明图1为本专利技术一种电压暂降综合评估方法的流程；图2为IEEE-30系统仿真下各节点暂降综合水平排序图；图3为IEEE-30系统仿真下采用模糊C均值聚类对各节点进行分区所得结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术一种电压暂降水平综合评估方法的流程。为了全面刻画节点电压暂降特征，基于IEEEStd1564-2014构造节点指标向量，弥补了现有方法大多采用单一指标对暂降事件进行刻画的不足。其次，考虑暂降指标的冗余性，建立基于TOPSIS的主成分分析模型，用于暂降指标的客观评估。同时考虑专家经验并充分反映指标中所蕴含的客观信息，通过组合赋权计算得到各节点综合指标，实现暂降水平的综合评估。最后，本文提出了一套以指标预处理、组合赋权、评估结果检验为关键环节的综合评估流程，该流程从一致性、稳定性、有效性和必要性等角度完备地分析了指标体系及其赋权方法对最终评估结果的影响，实现了对暂降评估方法的定量分析和评价。基于蒙特卡洛方法对IEEE30节点系统仿真验证了本文方法的合理性和准确性。节点n次暂降幅值的平均值，被称作期望暂降幅值ESM(ExpectedSagMagnitude)，用n表示该节点上发生的暂降事件总数，Ui表示该节点第i个暂降事件的幅值，则有：暂降频次指标，又被称为系统平均均方根值变化频率指标SARFI(SystemAverageRMSvariationFrequencyIndex)，包括SARFI-x和SARFI-Curve。SARFI-x表示某节点上发生暂降幅值低于参考电压x％的暂降事件总数；而SARFI-Curve则表示某节点上发生落在敏感设备耐受曲线下方的暂降事件总数。节点n次暂降能量损失的平均值，被称作平均暂降能量损失指标ASEI(AverageSagEnergyIndex)，用Ei＝(1-Ui2)Ti表示该节点上第i个暂降事件的能量损失，Ti表示第i个暂降事件的持续时间，则有：节点单次暂降事件与敏感设备的兼容程度可以用暂降严重程度来进行衡量，n次暂降事件严重程度的平均值则为该节点的平均暂降严重程度指标ASSI(AverageSagSeverityIndex)，若用Si＝(1-Ui)/(UC(Ti))表示该节点上第i个暂降事件的严重程度，Ui表示第i个暂降事件的幅值，UC(Ti)表示参考曲线中持续时间Ti对应的幅值，则有：可以看出：标准体系中的各项指标均与暂降幅值相关，因此指标之间存在较大的信息冗余，使得重叠部分的信息在赋权过程中会被放大，指标冗余最终造成评估结果不准确。针对指标信息冗余的问题，本专利技术方法提出通过基于TOPTSIS模型的主成分分析法来去除指标冗余。主成分分析法(PrincipalComponentAnalysis，PCA)是将一组相关性水平较高的变量通过线性变换方法转化为另一组相互之间不相关变量的方法，可有效去除指标间的冗余性。此外，为解决主成分的二次加权问题，基于理想解法(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoanIdealSolution,TOPSIS)求取目标理想点价值函数的解，得出各主成分的贴近度，从而得到主成分二次赋权的权重，并最终得到综合评估指标：(1)求取预处理后指标数据的相关系数矩阵C，矩阵元素cij为指标Xi与指标Xj的协方差：(2)计算相关系数矩阵C的特征值，其表示各个主成分反映原始信息的贡献程度大小：(3)基于特征值求取对应的特征向量，计算方差贡献率并确定主成分的个数，一般要求累积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压暂降水平的综合评估方法，其特征在于：包括以下步骤：1)基于IEEE Std 1564‑2014构造节点指标向量；2)对指标数据进行同趋势化和无量纲化的预处理；3)分别对指标进行主、客观赋权与评估；4)通过组合赋权结合主客观特征，对暂降进行综合评估；5)对综合评估方法的各项性能进行检验。

【技术特征摘要】
1.一种电压暂降水平的综合评估方法，其特征在于：包括以下步骤：1)基于IEEEStd1564-2014构造节点指标向量；2)对指标数据进行同趋势化和无量纲化的预处理；3)分别对指标进行主、客观赋权与评估；4)通过组合赋权结合主客观特征，对暂降进行综合评估；5)对综合评估方法的各项性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：金耘岭，姚东方，肖先勇，汪颖，胡文曦，谭亚欧，
申请(专利权)人：四川大学，南京灿能电力自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51