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专利号: 2020108242841
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于节点电压灵敏度的微电网电能质量综合评价方法,其特征在于:具体包括以下步骤:

1)构建基于微电网实时运行信息的电能质量评价体系

根据微电网综合电能质量评价的需求和电能质量国家标准,并且综合考虑分布式电源、电网及分布式负荷对微电网电能质量的影响,选取电压偏差、电压/电流三相不平衡度、电压/电流总谐波畸变率、电压波动与闪变、频率偏差作为电能质量评价指标,构建基于微电网实时运行信息的电能质量评价体系;

2)微电网单节点电能质量实时评分

首先对微电网电能质量实时运行电能质量数据进行预处理,并对各电能质量指标进行赋分,然后采用模糊层次分析法对微电网电能质量指标的初始权重进行赋值;接着建立一种单节点电能质量指标实时权重评价模型,得到单节点电能质量指标实时权重;最后综合各电能质量指标的实时评分和实时权重,得到单节点电能质量实时评价得分;

2.1)对步骤1)中确立的微电网电能质量评价体系中每项电能质量评价指标,依据超出电能质量国家标准规定范围的偏差量划分为预警、异常、警戒三个不同的等级,不同等级对应着不同的分数,采用多分段线性回归评价方法来体现电能质量评价指标和微电网运行状态间的映射关系;

2.2)对步骤2.1)中的电能质量指标初始权重进行确定,充分考虑微电网运行状态的实际情况兼顾专家的工程实践经验,采用模糊层次分析法对初始权重进行赋值,首先对选取的微电网电能质量评价指标,根据专家经验构建模糊互补判断矩阵;假设有电能质量指标集I={I1,I2,…,In},则表示指标I1,I2,…,In两两相比较重要程度的模糊互补判断矩阵R如下式所示:其中式(1)中的元素满足关系:rii=0.5,i=1,2,…,n;rij+rji=1,i,j=1,2,…,n;i,j表示第i,j项电能质量指标,i,j的取值为1,2,3...n,其中n为电能质量指标总的项数;元素rij表示指标Ii比指标Ij重要的隶属度;

对式(1)进行一致性检验,若一致性小于0.2时,则判定模糊判断矩阵R具有满意的一致性;若一致性大于等于0.2时,则根据式(2)计算具有满意一致性的判断矩阵P'=(pi′j)n×n:P'=(1‑t)R+tP                                                       (2)式中,t为一致性系数,初始值设定为0.01,并依据迭代公式t=t+Δt进行迭代,直至判断矩阵具有满意的一致性,同时P=(pij)n×n为具有完全一致性的判断矩阵:根据式(2)所得的具有满意一致性的判断矩阵P',计算每一行元素卷积的n次方根M(i),然后进行归一化处理即可得到各指标的初始权重 如下式所示:

2.3)对2.2)中的初始权重通过变权重公式实现根据评价指标的值改变权重的目的,即当指标的电能质量评分分值越低,对应的权重将会越高;微电网单节点电能质量评价的变权重公式可以表示为:式中ωi为第i个指标变权之后的变权重;α为均衡因子,用于调整变权重; 为第i个指标的初始权重值; 为含均衡因子的第i个电能质量指标的减分值;当某些指标严重偏离国家标准时,取0<α<1/2,否则取1≥α≥1/2;

2.4)对于2.3)中的变权重公式进一步考虑指标处于较低水平的持续时间;对于实时型指标,取当前时刻和前2个时刻指标减分值的平均值,作为变权计算时的电能质量减分值;

统计型指标则不调整;考虑了电能质量指标处于较低水平持续时间的变权综合表达式为:式(6)中当指标i为实时型指标时取 当指标i为统计型指标时取yωi,yωi为当前时刻指标i的减分值, 为当前时刻和前2个时刻指标i减分值的平均值;

2.5)结合步骤2.4)与步骤2.1)可以得到单节点电能质量实时评价得分fEvaluation如下式所示:

3)基于节点电压灵敏度系数的节点评分熵权分配

首先基于节点功率平衡的潮流方程计算出各节点的电压幅值的有功灵敏系数、各节点的电压幅值的无功灵敏系数、各节点的相角值的有功灵敏系数、各节点的相角值的无功灵敏系数,在此基础上利用熵权法来对各节点的电能质量评分赋熵权;

4)微电网电能质量综合评价

综合微电网内各个节点的电能质量实时评价得分和各节点的电能质量评分熵权,得到微电网系统电能质量综合评价得分。

2.根据权利要求1所述的一种基于节点电压灵敏度的微电网电能质量综合评价方法,其特征在于:所述步骤3)中基于节点电压灵敏度系数的权重分配步骤为:

3.1)根据步骤2)微电网每个单节点的电能质量波动主要与电压的有功、无功、相位及电压幅值的波动有关,根据这一特性提出一种基于节点电压灵敏度系数的权重分配方法;

微电网系统内节点的电压稳定灵敏度分析是建立在基于节点功率平衡的潮流方程上的,考虑电力线路电阻和电抗特性的微电网系统潮流方程如下,其中,所有电能质量数据均经过标幺化:式(8)和(9)中,m为微电网系统中除PCC点外节点的总数;Pi、Qi分别表示节点i处的有功、无功功率;Ui、Uj分别表示节点i、j处的电压幅值;δi、δj为节点i、j处的电压相角;Yij∠θij为节点i和j之间线路的导纳;

通过牛顿‑拉夫逊法计算式(8)和(9)获得节点电压、相角对有功、无功偏差的灵敏度:式(10)中,Sδp、Sδp为节点电压相角的有功、无功灵敏度;Sup、Sup为节点电压幅值的有功、无功灵敏度;这四个元素即组成电压灵敏度矩阵;

3.2)利用3.1)中得到各节点的电压幅值/相角的有功、无功灵敏度系数,采用熵权法来对各节点的电能质量评分赋重;微电网系统除PCC节点外,有m个单节点电能质量评分,在这里可以作为综合电能质量评价的指标值;而衡量的项目有n个,在此处n=4,具体是指电压幅值/相角的有功、无功灵敏度系数,形成的原始判断矩阵K=(kij)n×m如下所示:式(11)中,kij为第j个综合评价指标下的第i个衡量项目的评价值;

3.3)根据3.2)所得评价值计算第j个综合评价指标下第i个项目的指标值的比重然后根据熵的定义,得到各个指标的熵值ej:

计算第j个评价指标的熵权γj:

更进一步,所述步骤4)中,综合步骤2)与步骤3)的阐述,可以得到微电网系统综合电能质量评分如下式所示:式(14)中fEvaluation j为第j个节点的实时评价得分。