一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法技术

本发明专利技术提供了一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，包括步骤1：用现有配电网分析软件搭建模型，计算网络潮流；步骤2：由两点法抽样产生配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方案；步骤3：进行仿真计算，计算每个节点电压跌落的期望、方差、三阶中心矩、概率密度函数f(ξ)和SARFIx指数；步骤4：通过Monte Carlo法计算各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)MC和SARFI'x指数；步骤5：将f(ξ)与f(ξ)MC、SARFIx指数与SARFI'x指数分别进行比较，若不满足比较要求，则返回步骤2。与现有技术相比，本发明专利技术提供的有源配电网电压跌落仿真与评估方法，综合考虑了配电网中各种短路故障，能够适应各种接线模式的配电网络，计算效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法
本专利技术涉及一种电压跌落仿真与评估方法，具体涉及一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法。
技术介绍
电压跌落(VoltageSag)也称电压暂降或电压骤降，是指供电电压均方根值在短时间内突然下降到额定电压幅值的90％-10％的事件，其典型持续事件为0.5-30周波。电压跌落作为影响用电设备正常安全运行和工业用户正常生产的最主要的电能质量问题，其危害主要包括：①：影响居民工作、生活的正常用电；②：电压跌落的影响面广对工业用户造成巨大的经济损失；③：造成人员伤亡和设备损坏。随着智能配电网的发展，越来越多的分布式电源(DistributionGenerator，DG)接入配电网。当分布式电源接入配电网时会改变配电网的运行状态，使配电网由一个无源网络变为有源网络，将会对配电网相关的电能质量、供电可靠性、安全性、经济性等方面会产生影响。同时越来越多的敏感电力设备接入配电网，电压跌落已成为有源配电网亟待解决的电能质量问题。电压跌落的评估方法包括实测统计法和随机预估法。实测统计法所需周期长、耗费资金多，而且通过电能质量检测仪来获得的信息具有很大的局限性，因而实测统计法在其研究的时间段内得到的指标可信度不高。随机预估法是将故障出现作为随机概率事件来考虑，通过对已有的故障统计建立系统模型，从理论上计算由于故障而导致的电压跌落，从而有效地检测电压跌落，方便采取有效的抑制电压跌落的措施，从而提高电力系统的可靠性。随机预估法包括故障点法、临界距离法和蒙特卡洛法。故障点法仅利用几个选定点的特定故障来仿真整个电力系统的特性，而故障是一个随机过程，可能发生在系统的任意处，因此利用几个选定点的特定故障不能仿真整个电力系统潮流特性。临界距离法适用于辐射型网络，不适用于具有网格状供电模式的有源配电网。蒙特卡络法的采样次数与系统的规模无关，并且系统的复杂程度对其影响不大，但是蒙特卡洛法具有静态性、计算效率低、耗时长等缺点。综上，为了克服现有技术存在的上述缺陷，需要提供一种能够有效、快速确定有源配电网的电压跌落点的仿真与评估方法。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，所述方法包括下述步骤：步骤1：用配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压值；步骤2：用两点估计法抽样获取配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方案；步骤3：仿真所述仿真模型，计算有源配电网各节点电压跌落幅值的期望值、方差、三阶中心矩、概率密度函数f(ξ)和评估指标SARFIx指数；步骤4：通过MonteCarlo法计算有源配电网各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)MC和评估指标SARFI'x指数；步骤5：比较所述概率密度函数f(ξ)与所述概率密度函数f(ξ)MC，和比较所述SARFIx指数与SARFI'x指数，若不满足比较要求，则返回步骤2重新获取所述仿真方案。优选的，所述步骤2中确定所述仿真方案包括：步骤2-1：依据所述配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定有源配电网的随机变量Xi；并依据每个随机变量Xi的概率密度函数计算每个随机变量Xi的均值μi；所述i＝1,2,...,n，n为随机变量矩阵X的维数；步骤2-2：在一个随机变量Xi的均值μi两侧分别确定一个取值点，将两个所述取值点的值xi,k作为仿真方案第i个估计点的值，其他所述随机变量的值设为每个随机变量对应的均值μi，k＝1,2；所述估计点xi,k的位置系数为所述估计点xi,k的权重系数为其中，所述λi,k为随机变量Xi标准化后的k阶中心矩，所述λi,k＝E[(Xi-μi)k]/(σi)k；优选的，所述随机变量Xi包括线路故障率、故障位置、故障类型、故障持续时间、故障阻抗、风力发电机组容量和光伏发电系统容量；所述仿真方案的数目为2×n；优选的，所述步骤3中用两点估计法计算各节点电压跌落幅值的期望值和方差值，包括：步骤3-1：构建基于随机变量X的各节点电压跌落幅值的非线性函数Y＝h(X)；步骤3-2：将所述步骤2中得到的估计点权重系数ωi,k的集合替换所述非线性函数Y的联合概率密度；所述估计点权重系数ωi,k的限制条件为步骤3-3：计算所述各节点电压跌落幅值为h(μ1,μ2,...,xi,k,μn)；步骤3-4：通过所述估计点权重系数ωi,k的集合和所述h(μ1,μ2,...,xi,k,μn)得到：所述期望值为所述方差值为σ2＝E(Y2)-[E(Y)]2；优选的，所述步骤3中采用Cornish-Fisher级数对所述有源配电网的各节点电压跌落幅值的各阶中心矩和各阶半不变量χi进行展开，获取所述各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)为：其中，为标准正态分布的概率密度函数；优选的，所述步骤3中SARFIx指数包括SARFI90％、SARFI80％、SARFI70％和SARFI50％；优选的，所述步骤5中若比较后的误差值大于误差阈值，则修改所述电网故障数据或分布式电源容量数据，从而获得新的仿真方案。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：1、本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，综合考虑了配电网中各种短路故障对电压跌落的影响，评估结果能够较真实地反映配电网实际运行过程中电压跌落情况；2、本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，不仅仅适用于辐射型配电网，还能够适用于环网、网格状等接线模式的配电网；3、本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，能够适用于含高渗透率分布式电源接入的配电网，满足我国智能电网发展需要；4、本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，利用两点法将随机概率问题转化为多个确定性问题，大大减少仿真次数，计算效率明显提高；5、本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，其结果对于电力部门和用户在规划、运行阶段进行成本/效益的定量投资分析、方案比较以及采取减轻电能质量危害的措施是十分必要的科学依据。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是：本专利技术实施例中一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法利用两点法将随机概率问题转化为多个确定性问题，在已有配电网分析软件中搭建模型，进行有源配电网的电压跌落仿真，统计分析仿真结果，计算电压跌落的统计量特征，分析电网中的薄弱环节，基于Cornish-Fisher级数建立各节点的电压跌落概率密度函数，统计电压跌落指标，实现对有源配电网的电压跌落仿真与评估，为采取抑制电压跌落的措施提供参考，提高配电网的供电可靠性。如图1所示本实施例中有源配电网电压跌落仿真与评估方法的具体步骤为：1、用现有的配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压值；本实施例中的配电网分析软件包括电力系统仿真软件DIgSLIENT，电力系统分析软件Cymedist等。2、采用统计模拟法获取电网的原始故障数据和原始分布式电源容量数据后，用两点估本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：用配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压值；步骤2：用两点估计法抽样获取配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方案；步骤3：仿真所述仿真模型，计算有源配电网各节点电压跌落幅值的期望值、方差、三阶中心矩、概率密度函数f(ξ)和评估指标SARFIx指数；步骤4：通过Monte Carlo法计算有源配电网各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)MC和评估指标SARFI'x指数；步骤5：比较所述概率密度函数f(ξ)与所述概率密度函数f(ξ)MC，和比较所述SARFIx指数与SARFI'x指数，若不满足比较要求，则返回步骤2重新获取所述仿真方案。

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：用配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压值；步骤2：用两点估计法抽样获取配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方案；步骤3：仿真所述仿真模型，计算有源配电网各节点电压跌落幅值的期望值、方差、三阶中心矩、概率密度函数f(ξ)和评估指标SARFIx指数；步骤4：通过MonteCarlo法计算有源配电网各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)MC和评估指标SARFI'x指数；步骤5：比较所述概率密度函数f(ξ)与所述概率密度函数f(ξ)MC，和比较所述SARFIx指数与SARFI'x指数，若不满足比较要求，则返回步骤2重新获取所述仿真方案；所述步骤2中确定所述仿真方案包括：步骤2-1：依据所述配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定有源配电网的随机变量Xi；并依据每个随机变量Xi的概率密度函数计算每个随机变量Xi的均值μi；所述i＝1,2,...,n，n为随机变量矩阵X的维数；步骤2-2：在一个随机变量Xi的均值μi两侧分别确定一个取值点，将两个所述取值点的值xi,k作为仿真方案第i个估计点的值，其他所述随机变量的值设为每个随机变量对应的均值μi，k＝1,2；所述估计点xi,k的位置系数为所述估计点xi,k的权重系数为其中，所述λi,k为随机变量Xi标准化后的k阶中心矩，所述λi,k＝E[(Xi-μi)k]/(σi)k，σi为随机变量Xi的标准差。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾东梨，刘科研，盛万兴，胡丽娟，何开元，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11