高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，通过分析分布式电源大规模接入后对配电网的多个运行指标的影响，运用层次分析法建立包含梯阶层次结构的模糊评价体系模型，利用具体指标细化分布式电源接入对配电网的影响因素，并运用隶属度理论把模糊评价模型指标层数据映射到评价集中，通过评估结果全面反映分布式电源接入对配电网影响的严重程度，利用严重程度数据进行风险等级的评估，从而对高等级风险进行预警，为分布式发电并网运行控制及运检安全防护提供依据。本发明专利技术所述方法能够提高对分布式电源并网的管控能力，为分布式电源大规模并网提供可行性。

The evaluation method of the operation risk of the high permeability distributed generation connected to the grid

【技术实现步骤摘要】
高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估方法
本专利技术属于电力能源技术，尤其涉及一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法。
技术介绍
随着经济社会的高速发展，对能源的需求量日益增长，随之出现的能源短缺问题和能源的不合理利用引发的环境污染问题也日益凸显，严重制约了社会发展的可持续性。与传统化石能源相比，可再生能源具有清洁、高环保等诸多优点，可以有效解决化石能源带来的能源短缺和环境污染问题，是传统化石能源的良好替代。同时可再生能源分布式利用即分布式发电可以提高配电网运行的经济性、灵活性和可靠性，全面提升配电网的供电质量。因此分布式电源并网发电是未来配电网的发展趋势，对提高配电网的供电能力具有重要的意义。但是分布式电源的大量接入也会给配电网运行带来消极影响，由于分布式电源具有随机性和波动性且其接入、运行、维护尚未有严格统一的规范标准，不合理的接入会对配电网的电能质量产生不良影响，降低配电网的供电质量和可靠性。同时由于分布式电源在接入电网形式即技术手段方面差异较大，而对分布式电源的并网设计方案、安全体系、运检技术等方面的研究尚未成熟，大规模接入会增加配电网的运行风险。因此高渗透率分布式电源接入对配电网的运行控制及安全防护提出了更高的要求，必须对适用于高渗透率分布式电源接入情况的配电网运行安全技术展开研究，降低含大规模分布式电源的配电网的运行风险，保证供电质量。目前对含高渗透率分布式电源的配电网运行安全技术的研究主要集中在分布式电源并网后的配电网继电保护及安全自动装置、配电网运行故障及对策等方面。对含大规模分布式电源的配电网继电保护及安全自动装置方面的研究主要针对装置的运行特性、保护的配置方案、保护运行的机制策略等方面展开，对运行故障及对策的研究主要针对故障分析、检测、定位、隔离及恢复等方面展开。虽然目前针对含分布式电源的配电网继电保护及安全自动装置的研究较广泛且针对配电网的故障处理的研究也日趋成熟，但是这些技术的运用都是在分布式电源已对配电网运行造成危害的情况下采取“事后弥补”的措施，无法保证配电网的长期稳定运行。因此必须针对配电网的运行风险评估及预警展开研究，力求事前防范以降低配电网的风险程度。目前针对含分布式电源的配电网运行风险评估及预警方法的研究较少，主要集中在风险评估指标的确定及评估模型的构建方面，但是尚未构建完成的风险评估层次体系，评估指标单一且评估模型具有特殊性，对配电网运行风险评估及预警的指导作用有限。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术对于分布式电源的配电网运行控制及预警不足问题，本专利技术的目的在于提供一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估及预警方法，包括以下步骤：(1)采集分布式电源大规模接入后对配电网的多方面运行指标的影响因素，建立因素集作为评价分布式电源接入对配电网影响的指标体系；(2)基于判断矩阵分析法计算因素集或子集中各因素的权重，由各因素的权重确定权重集；(3)确定对高渗透率分布式电源接入配电网的运行风险进行评估的具体内容，建立评价集；(4)针对步骤(1)中因素集各子集中的各个因素，结合配电网运行的实测数据运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集各因素为评价对象的一级模糊综合评价集；得到一级模糊综合评价结果后，以此为基础并针对因素集中各因素，通过运算得到以步骤(1)中的因素集各因素为评价对象的二级模糊综合评价集；得到二级模糊综合评价结果后，以此为基础计算得到模糊综合评价额严重程度量化指标；(5)根据模糊综合评价严重程度量化数据对大规模分布式电源接入的配电网运行风险程度进行评估分级，并对高等级风险进行预警。进一步地，步骤(1)中建立因素集的具体方法为：设定U为因素集，将U分为m类因素子集Ui(i＝1,2,…,m)，即U＝(U1,U2,…,Um)，同时设各因素子集Ui包括n个因素，即Ui＝(Bi1,Bi2,…,Bin)。进一步地，步骤(2)中确定权重集的具体方法为：令权重集η＝[ω1,ω2,…,ωn]，其中ωi为对应因素的权重系数，由判断矩阵分析法计算得到。进一步地，步骤(3)中建立评价集的具体方法为：设评价集V包含p个评语，即V＝(v1,v2,…,vp)，评价子集vk(k＝1,2,…,p)，相应的分数集为E＝(e1,e2,…,ep)。进一步地，步骤(4)中运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集Ui各因素为评价对象的一级模糊综合评价集的具体方法为：建立Ui到V的模糊关系矩阵为：其中μijk(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n；k＝1,2,…,p)为Ui的第j个因素Bij在V中第k个评语的隶属度，运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集Ui各因素为评价对象的一级模糊综合评价集Si为：Si＝ωiRi＝(Si1,Si2,L,Sip)Si表征Ui中的所有因素隶属于V的隶属度加权和，取加权平均型算子后得到Sik为：进一步地，步骤(4)中得到以因素集U各因素为评价对象的二级模糊综合评价集的具体方法为：根据步骤(4)中一级模糊综合评价结果得到U到V的模糊关系矩阵为：R＝[rik]m×p＝[S1S2LSm]T由此得到二级模糊综合评价集为：S＝ωR＝(s1,s2,L,sp)其中sk(k＝1,2,…,p)是指综合考虑所有因素时在V中的隶属度。进一步地，为建立指标体系全面反映分布式电源接入对配电网运行的影响，用层次分析法建立含梯阶层次结构的模糊评判体系模型；所述含梯阶层次结构的模糊评判体系模型包括目标层(综合考虑分布式电源接入对配电网的影响)、准则层(系统暂态稳定性和负荷损失准则)、指标层(用具体的指标细化准则层)。更进一步地，所述含梯阶层次结构的模糊评判体系模型中的指标层包括分布式电源接入后系统母线电压偏移、功角偏差和频率偏移三个指标。进一步地，所述模糊评判体系模型指标层中的母线电压偏移指标运用母线电压偏移量衡量系统母线实测电压与额定电压之间的关系，反映分布式电源大量接入造成配电网中母线电压偏移的严重程度，电压偏移严重度指标λU计算公式为：其中，β是母线集合；ρi是母线的权重因子；Ui是母线i的电压幅值；UiH是电压幅值的上限，UiL是电压幅值的下限。进一步地，所述模糊评判体系模型指标层中的功角偏差指标表示发电机功角偏离惯性中心给系统带来的影响，体现为最大功角差与系统失稳判据角的比值，反映分布式电源大量接入造成配电网发电机之间功角摇摆的严重程度，功角偏差严重度指标λδ计算公式为：其中，δi和δj分别为分布式电源接入造成系统暂态失稳过程中任意两台发电机i和j的功角。进一步地，所述模糊评判体系模型指标层中的频率偏移指标体现为系统最大频率偏移与额定频率的比值，反映分布式电源大量接入造成配电网频率偏移的严重程度，频率偏移严重度指标λf计算公式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)采集分布式电源大规模接入后对配电网的运行指标的影响因素，建立因素集作为评价分布式电源接入对配电网影响的指标体系；/n(2)基于判断矩阵分析法计算因素集或子集中各因素的权重，由各因素的权重确定权重集；/n(3)确定对高渗透率分布式电源接入配电网的运行风险进行评估的具体内容，并建立评价集；/n(4)针对步骤(1)中因素集各子集中的各个因素，结合配电网运行的实测数据运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集各因素为评价对象的一级模糊综合评价集，并以一级模糊综合评价结果为基础通过运算得到以步骤(1)中因素集各因素为评价对象的二级模糊综合评价集，再以二级模糊综合评价结果为基础计算得到模糊综合评价的严重程度量化指标；/n(5)根据模糊综合评价严重程度量化数据对大规模分布式电源接入的配电网运行风险程度进行评估分级，并对高等级风险进行预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集分布式电源大规模接入后对配电网的运行指标的影响因素，建立因素集作为评价分布式电源接入对配电网影响的指标体系；
(2)基于判断矩阵分析法计算因素集或子集中各因素的权重，由各因素的权重确定权重集；
(3)确定对高渗透率分布式电源接入配电网的运行风险进行评估的具体内容，并建立评价集；
(4)针对步骤(1)中因素集各子集中的各个因素，结合配电网运行的实测数据运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集各因素为评价对象的一级模糊综合评价集，并以一级模糊综合评价结果为基础通过运算得到以步骤(1)中因素集各因素为评价对象的二级模糊综合评价集，再以二级模糊综合评价结果为基础计算得到模糊综合评价的严重程度量化指标；
(5)根据模糊综合评价严重程度量化数据对大规模分布式电源接入的配电网运行风险程度进行评估分级，并对高等级风险进行预警。


2.根据权利要求1所述的高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，其特征在于，步骤(1)中建立因素集的具体步骤为：设定U为因素集，将U分为m类因素子集Ui(i＝1,2,…,m)，U＝(U1,U2,…,Um)；同时设各因素子集Ui包括n个因素，Ui＝(Bi1,Bi2,…,Bin)。


3.根据权利要求1所述的高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，其特征在于，步骤(2)中确定权重集的具体步骤为：令权重集η＝[ω1,ω2,…,ωn]，其中ωi为对应因素的权重系数，由判断矩阵分析法计算得到。


4.根据权利要求1所述的高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，其特征在于，步骤(3)中建立评价集的具体步骤为：设评价集V包含p个评语，V＝(v1,v2,…,vp)，评价子集vk(k＝1,2,…,p)，相应的分数集为E＝(e1,e2,…,ep)。


5.根据权利要求1所述的高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，其特征在于，步骤(4)中以多层次模糊综合评价结果，通过隶属度函数将指标层计算出的值映射到评价集中，包括建立一级模糊综合评价集、二级模糊综合评价集和严重程度量化指标，具体步骤如下：
(a)建立一级模糊综合评价集
所述一级模糊综合评价集运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集Ui各因素为评价对象，所建立Ui到V的模糊关系矩阵为：



其中μijk(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n；k＝1,2,…,p)为Ui的第j个因素Bij在V中第k个评语的隶属度，运用模糊矩阵的合成运算得到以因素子集Ui各因素为评价对象的一级模糊综合评价集Si为：
Si＝ωiRi＝(Si1,Si2,L,Sip)
Si表征Ui中的所有因素隶属于V的隶属度加权和，取加权平均型算子后得到Sik为：



(b)建立二级模糊综合评价集
所述二级模糊综合评价集以因素集U各因素为评价对象，以一级模糊综合评价结果得到U到V的模糊关系矩阵为：
R＝[rik]m×p＝[S1S2LSm]T
所述二级模糊综合评价集为：
S＝ωR＝(s1,s2,L,sp)
其中sk(k＝1,2,…,p)是指综合考虑所有因素时在V中的隶属度；
(c)建立严重程度量化指标
所述严重程度量化指标N是综合考虑所有因素时的各评语在评价集中的隶属度sk作为权重对分数集中E所有元素的加权平均，计算公式为：





6.根据权利要求1所述的高渗透率分布式电源并网对配电网运行风险评估方法，其特征在于，所述方法包括通过层次分析法建立含梯阶层次结构的模糊评判体系模型，以使得指标体系全面反映分布式电源接入对配电网运行的影响；所述含梯阶层次结构的模糊评判体系模型包括目标层、准则层和指标层；所述目标层为综合考虑分布式电源接入对配电网的各种影响因素；所述准则层反映电能质量；所述指标层用具体的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：何若太，刘澄，王启银，赵国伟，李哲，张晓燕，李延满，黄堃，赵锐，冯福成，郭鑫，马刚，金雪，薛震，韩沂桐，张航，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司大同供电公司，国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，南瑞集团有限公司，南京师范大学，
类型：发明
国别省市：山西;14