一种分布式新能源并网电能质量监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式新能源并网电能质量监控方法及系统，方法步骤包括：获取分布式新能源并网电网各个接入终端的电能质量参数、环境参数和设备参数；分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，如果并网配电有异常，则进行故障定位及警示报警，如果并网配电无异常，则对各单项指标进行计算评分，确定各单项指标的权重，根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能；系统则包括数据采集单元、分析单元和评估计算单元。本发明专利技术综合考虑了影响电能质量信息的设备因素，能够分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，并能够根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统并网电能质量监控技术，具体涉及一种分布式新能源并网电能质量监控方法及系统。
技术介绍
随着电力电子技术的快速发展，电网中电能质量的扰动因素不断增加，电能质量的改善和提高面临着巨大的挑战。首先，我国风电、太阳能等新能源持续快速增长，截至2015年，我国风电、太阳能发电累计装机容量1.7亿千瓦，超过全球的四分之一，风电装机容量和光伏装机容量均跃居世界第一。根据国家电网公司“十三五”电网发展规划，预计到2020年，全国新能源发电装机容量达4.1亿千瓦，其中风电2.4亿千瓦，太阳能发电1.5亿千瓦。然而，新能源发电的功率具有非线性、随机性和间歇性等特征，使电网谐波、频率波动、电压波动和闪变等电能质量问题突出；其次，高速铁路、大功率冶炼等非线性负荷直接接入220kV及以上电网，对输电网电能质量的影响范围不断扩大；与此同时，随着我国智能电网的建设，基于电力电子变换器的电动汽车充/换电站、储能等设备广泛接入电网，同样恶化了电网的电能质量。为提高电网电能质量水平，降低电能质量扰动对电网安全运行的影响，已开展了电网电能质量监测，实现了数据采集以及报表生成等基本功能。但利用电能质量监测数据对扰动信息的提取、分析和识别以及对电网运行水平的综合评估等方面的研究还不够深入。针对目前输电网的电能质量问题，亟需建立电能质量智能监控系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种综合考虑了影响电能质量信息的设备因素，能够分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，并能够根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能的分布式新能源并网电能质量监控方法及系统。分布式新能源并网电能质量监控方法及系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种分布式新能源并网电能质量监控方法，实施步骤包括：1)获取分布式新能源并网电网各个接入终端的电能质量参数、环境参数和设备参数；2)分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，如果并网配电有异常，则进行故障定位及警示报警，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤3)；3)根据电能质量参数、环境参数和设备参数对各单项指标进行计算评分，确定各单项指标的权重，根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。优选地，所述步骤2)的详细步骤包括：2.1)构建电能质量监测用的预警知识库和性能预测模型，所述预警知识库中包含预警指标及其标准值、异常诊断规则、异常原因对应的应对方案，所述异常诊断规则包括预警指标越限情况对应的异常原因事件；2.2)将电能质量参数、环境参数和设备参数分别和设定的标准值进行比对，如果任一超过标准值则发出警示；2.3)根据性能预测模型计算电能质量指标的预测值；2.4)根据并网等级分布模型对分布式新能源并网电网的监测数据进行趋势分析，得到分布式新能源并网电网的并网趋势分析结果；2.5)从预警知识库选择预警指标，通过并网趋势分析结果进行预警指标的计算，并将预警指标的计算值和预警知识库中的标准值进行比较得到各预警指标的越限情况，根据预警指标计算结果和越限情况，匹配预警知识库中的异常诊断规则识别异常原因事件，如果识别异常原因事件成功，则从预警知识库中搜寻出最匹配当前异常原因事件的应对方案跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤3)。优选地，所述步骤2.1)中的性能预测模型为电能质量函数的多元线性回归参数模型，且所述电能质量函数的多元线性回归参数模型的函数表达式如式(1)所示；Q(t)＝X(t)·β+ξ(1)式(1)中，Q(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值，X(t)表示分布式新能源并网电网的接入终端的电能质量参数，β为回归系数，ξ为回归调和系数。优选地，所述步骤2.4)中并网等级分布模型的函数表达式如式(2)所示；R(t)＝a·Q(t)+b·Q′(t)+c(2)式(2)中，R(t)表示分布式新能源并网电网的并网趋势分析结果，Q(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值，Q′(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值Q(t)的一阶导数，a、b、c为调和系数。优选地，所述步骤3)的详细步骤包括：3.1)对所述电能质量参数、环境参数和设备参数的原始数据进行校验；3.2)建立包括各项评价指标之间的层次关系的立体层次结构，所述评价指标直接或间接来源于电能质量参数、环境参数和设备参数；3.3)单独对各项评价指标进行计算评分；3.4)对立体层次结构中同一层次的评价指标的指标值进行两两比较，根据比较结果建立比较矩阵C，计算比较矩阵C中元素间重要性，将比较矩阵C转换为判断矩阵；3.5)确定所述判断矩阵的最大特征值λmax，确定最大特征值λmax对应的特征向量W，所述特征向量W包括n个权重向量Wi，其中n为评价指标的数量，确定各项评价指标关于上一级指标的相对权重；对特征向量W进行一致性校验，如果校验不通过，则跳转步骤3.4)；如果校验通过则跳转执行下一步；3.6)根据各项评价指标的评分和关于上一级指标的相对权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。优选地，所述步骤3.4)中计算比较矩阵C中元素间重要性的函数表达式如式(3)所示；式(3)中，cij为立体层次结构中同一层次的第i个评价指标的指标值ai、第j个评价指标的指标值aj之间的重要性比较结果，ai为立体层次结构中某层评价指标中第i个元素的指标值，aj为立体层次结构中某层评价指标中第j个元素的指标值，ai和aj在立体层次结构中位于同一层次。优选地，所述步骤3.4)中比较矩阵C的函数表达式如式(4)所示；式(4)中，C表示比较矩阵，ai为立体层次结构中某层评价指标中第i个元素的指标值，cij为立体层次结构中同一层次的第i个评价指标的指标值ai、第j个评价指标的指标值aj之间的重要性比较结果，其中i∈[1,b]，j∈[1,b]，b为比较矩阵的维数。优选地，所述步骤3.5)中对特征向量W进行一致性校验的函数表达式如式(5)所示；DI=λmax-bb-1---(5)]]>式(5)中，DI表示相容性指标，当相容性指标DI小于给定阈值时，判定一致性校验通过；当相容性指标DI大于或等于给定阈值时，判定一致性校验不通过；b表示权重向量Wi的数量，λmax表示判断矩阵的最大特征值。另一方面，本专利技术还提供一种分布式新能源并网电能质量监控系统，包括：数据采集单元，用于获取分布式新能源并网电网各个接入终端的电能质量参数、环境参数和设备参数；分析单元，用于分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，如果并网配电有异常，则进行故障定位及警示报警，跳转执行数据采集单元；否则，跳转执行评估计算单元；评估计算单元，用于根据电能质量参数、环境参数和设备参数对各单项指标进行计算评分，确定各单项指标的权重，根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。优选地，所述分析单元包括：知识库及模型构建模块，用于构建电能质量监测用的预警知识库和性能预测模型，所述预警知识库中包含预警指标及其标准值、异常诊断规则、异常原因对应的应对方案，所述异常诊断规则包括预警指标越限情况对应的异常原因事件；参数警示模块，用于将电能质量参数、环境参数和设备参数分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于实施步骤包括：1)获取分布式新能源并网电网各个接入终端的电能质量参数、环境参数和设备参数；2)分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，如果并网配电有异常，则进行故障定位及警示报警，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤3)；3)根据电能质量参数、环境参数和设备参数对各单项指标进行计算评分，确定各单项指标的权重，根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。

【技术特征摘要】
1.一种分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于实施步骤包括：1)获取分布式新能源并网电网各个接入终端的电能质量参数、环境参数和设备参数；2)分析判断分布式新能源并网电网的并网配电有无异常，如果并网配电有异常，则进行故障定位及警示报警，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤3)；3)根据电能质量参数、环境参数和设备参数对各单项指标进行计算评分，确定各单项指标的权重，根据各单项指标的评分和权重计算整个分布式新能源并网电网的综合效能。2.根据权利要求1所述的分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于，所述步骤2)的详细步骤包括：2.1)构建电能质量监测用的预警知识库和性能预测模型，所述预警知识库中包含预警指标及其标准值、异常诊断规则、异常原因对应的应对方案，所述异常诊断规则包括预警指标越限情况对应的异常原因事件；2.2)将电能质量参数、环境参数和设备参数分别和设定的标准值进行比对，如果任一超过标准值则发出警示；2.3)根据性能预测模型计算电能质量指标的预测值；2.4)根据并网等级分布模型对分布式新能源并网电网的监测数据进行趋势分析，得到分布式新能源并网电网的并网趋势分析结果；2.5)从预警知识库选择预警指标，通过并网趋势分析结果进行预警指标的计算，并将预警指标的计算值和预警知识库中的标准值进行比较得到各预警指标的越限情况，根据预警指标计算结果和越限情况，匹配预警知识库中的异常诊断规则识别异常原因事件，如果识别异常原因事件成功，则从预警知识库中搜寻出最匹配当前异常原因事件的应对方案并跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤3)。3.根据权利要求2所述的分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于，所述步骤2.1)中的性能预测模型为电能质量函数的多元线性回归参数模型，且所述电能质量函数的多元线性回归参数模型的函数表达式如式(1)所示；Q(t)＝X(t)·β+ξ(1)式(1)中，Q(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值，X(t)表示分布式新能源并网电网的接入终端的电能质量参数，β为回归系数，ξ为回归调和系数。4.根据权利要求3所述的分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于，所述步骤2.4)中并网等级分布模型的函数表达式如式(2)所示；R(t)＝a·Q(t)+b·Q′(t)+c(2)式(2)中，R(t)表示分布式新能源并网电网的并网趋势分析结果，Q(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值，Q′(t)表示分布式新能源并网电网的电能质量指标的预测值Q(t)的一阶导数，a、b、c为调和系数。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的分布式新能源并网电能质量监控方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤包括：3.1)对所述电能质量参数、环境参数和设备参数的原始数据进行校验；3.2)建立包括各项评价指标之间的层次关系的立体层次结构，所述评价指标直接或间接来源于电能质量参数、环境参数和设备参数；3.3)单独对各项评价指标进行计算评分；3.4)对立体层次结构中同一层次的评价指标的指标值进行两两比较，根据比较结果建立比较矩阵C，计算比较矩阵C中元素间重要性，将比较矩阵C转换为判断矩阵；3.5)确定所述判断矩阵的最大特征值λmax，确定最大特征值λmax对应的特征向量W，所述特征向量W包括n个权重向量Wi，其中n为评价指标的数量，确定各项评价指标关于上一级指标的相对权重；对特征向量W进行一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，宁志毫，张斌，张可人，左剑，罗潇，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11