CN105427199A - 一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，包括以下步骤：1)数据采集，采集系统母线电压、电流和各条支路电流数据，2)进行数据处理，选择f个谐波电压含有率作为第一至第f评估指标，计算第一至第n支路的各评估指标，并且依据公用电网谐波电压标准得到相应等级的电压分级标准，3)运用主观赋权法得到主观权重系数，4)运用客观赋权法得到客观权重系数，5)计算各条支路综合权重值，6)求各支路的综合评价值S，由综合评价值S确定各支路电压等级，7)区分各条支路的电压责任。本发明既避免了主观因素的随意性又能够反应评价指标的重要程度，得到的结果比单用一种方法更客观、合理，在工程实践中有很好的实际意义。

Description

一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法

技术领域

本发明涉及一种多谐波源责任评估方法，尤其是一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，属于供电技术领域。

背景技术

近年来，电力系统中的干扰性负荷逐渐增加，设备对电能质量扰动更加敏感。根据我国电网的实际运行情况，谐波是最突出的电能质量问题。为了避免电能质量纠纷，有效控制电力网谐波，国际上提出了“奖惩性”方案，为了此方案的有效实施，正确的划分和评估各谐波源的谐波责任非常重要。

“奖惩性”方案提出后，国内外学者在谐波源辨识领域作了大量研究，提出了功率方向法、基于神经元网络的谐波状态估计法、瞬时功率法等令人满意的方法，取得了丰硕的成果。学者们分别应用最小二乘法、基于M文件回归估计法、分步分摊电压电流法等对谐波源责任进行定量划分。上述研究都是对多谐波源责任分摊领域有益的探索，但大都是在单谐波源辨识的基础上，单一的定性或定量的评估谐波责任。

权重的赋权法有主观与客观之分，主观赋权法根据专家的经验来确定指标权重，不能体现评价指标的数字特征，更不能显示评价指标的重要程度随时间的渐变性。客观赋权法用数学的方法得到权重系数，弥补主观赋权法的不足，但是却单凭数据说话，有时会出现权重系数不合理的现象。若只用其中一种方法评估谐波源责任，会存在诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法。

本发明采用下述技术方案：

一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，包括以下具体步骤：

1、一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤1：数据采集：采集系统母线电压、电流和第一至第n支路的电流数据，n为支路总数；

步骤2：数据处理：选择f个谐波电压含有率作为第一至第f评估指标，计算第一至第n支路的各评估指标，并且依据公用电网谐波电压标准得到相应等级的电压分级标准；

步骤3：确定主观权重：所述主观评价表如表1所示，专家对6个评估指标进行两两比较，如果相应行的评估指标重要性大于相应列的评估指标重要性，表格的数据为1，否则为0；如果相应行的评估指标与相应列的评估指标相同则不作处理；对各行数据累加求和，除以表格的数据总数T，T＝n(n-1)/2，得到各评估指标的主观权重σ_i＝(σ₁,σ₂,…,σ_n)；

步骤4：确定客观权重：由以下具体步骤组成：

步骤4-1：计算各评估指标所占等级的概率f_ij：以3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标，以公用电网谐波电压标准为依据统计所述评估指标，得到各评估指标所占的等级，以此统计出各评估指标所占等级的概率(其中i＝6，j＝9)；

步骤4-2：确定模糊评判矩阵F：

步骤4-3：确定各评估指标的权重：

$v_i=\frac{1-H_i}{n-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{H}_i}---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{v}_i=1,0\≤v_i\≤1---\left(3\right)$

(2)式中，H_i为第i评估指标的客观因素值，其计算方法为：

$H_i=-k\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_{ij}ln{f}_{ij}(i=1,2,...,n)---\left(4\right)$

其中，k＝1/ln(m)，且有当f_ij＝0时，f_ijlnf_ij＝0；m为评估等级数，等于9；

步骤5：计算综合权重向量A，所述A＝[a₁,a₂,…,a_n]^T：

$A=C^{-1}\·\[D+\frac{1-e^T{C}^{-1}D}{e^T{C}^{-1}e}\·e\]---\left(5\right)$

其中，

$C=diag\[\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{1j}}^2,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{2j}}^2,...,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{nj}}^2\]---\left(6\right)$

$D={\[2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{1l}\right)f_{1j}^2,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{2l}\right)f_{2j}^2,...,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{nl}\right)f_{nj}^2\]}^T---\left(7\right)$

$W=\left[\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ w_{n1}& w_{n2}\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中：e为单位对角矩阵；l为权重类型，l＝1为主观权重，l＝2为客观权重；w_il是第i个指标的第l种权重；

步骤6：求综合评价值S：

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{iB}}_i/\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{B}_i---\left(9\right)$

其中

B＝{B_i}＝A'·F(10)

A'为综合权重向量A的转置；

步骤7：由综合评价值S确定各支路电压等级；

步骤8：区分电压责任：

${\stackrel{\·}{U}}_n^h=Z_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(11\right)$

${\stackrel{\·}{U}}_n={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{a}_i{Z}_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(12\right)$

其中：n为支路的标号，h为谐波次数，为第n支路的h次谐波阻抗，为第n支路的h次谐波电流，为第n支路的h次谐波电压。

所述评估指标共6个，3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明借鉴电能质量问题综合评估的方法，将负荷各次谐波电压含有率作为评估指标，利用主客观因素相结合的综合赋权法对多个谐波源负荷谐波责任在定性和定量两个方面进行综合评估，既避免了主观因素的随意性又能够反应评价指标的重要程度，得到的结果比单用一种方法更客观、合理，在工程实践中有很好的实际意义。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1所示，一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，包括以下具体步骤：

1、一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤1：数据采集：采集系统母线电压、电流和第一至第n支路的电流数据，n为支路总数；

步骤2：数据处理：选择f个谐波电压含有率作为第一至第f评估指标，计算第一至第n支路的各评估指标，并且依据公用电网谐波电压标准得到相应等级的电压分级标准；

步骤3：确定主观权重：所述主观评价表如表1所示，专家对6个评估指标进行两两比较，如果相应行的评估指标重要性大于相应列的评估指标重要性，表格的数据为1，否则为0；如果相应行的评估指标与相应列的评估指标相同则不作处理；对各行数据累加求和，除以表格的数据总数T，T＝n(n-1)/2，得到各评估指标的主观权重σ_i＝(σ₁,σ₂,…,σ_n)；

步骤4：确定客观权重：由以下具体步骤组成：

步骤4-1：计算各评估指标所占等级的概率f_ij：以3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标，以公用电网谐波电压标准为依据统计所述评估指标，得到各评估指标所占的等级，以此统计出各评估指标所占等级的概率(其中i＝6，j＝9)；

步骤4-2：确定模糊评判矩阵F：

步骤4-3：确定各评估指标的权重：

$v_i=\frac{1-H_i}{n-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{H}_i}---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{v}_i=1,0\≤v_i\≤1---\left(3\right)$

(2)式中，H_i为第i评估指标的客观因素值，其计算方法为：

$H_i=-k\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_{ij}{\mathrm{lnf}}_{ij}(i=1,2,...,n)---\left(4\right)$

其中，k＝1/ln(m)，且有当f_ij＝0时，f_ijlnf_ij＝0；m为评估等级数，等于9；

步骤5：计算综合权重向量A，所述A＝[a₁,a₂,…,a_n]^T：

$A=C^{-1}\·\[D+\frac{1-e^T{C}^{-1}D}{e^T{C}^{-1}e}\·e\]---\left(5\right)$

其中，

$C=diag\[\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{1j}}^2,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{2j}}^2,...,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{nj}}^2\]---\left(6\right)$

$D={\[2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{1l}\right)f_{1j}^2,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{2l}\right)f_{2j}^2,...,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{nl}\right)f_{nj}^2\]}^T---\left(7\right)$

$W=\left[\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ w_{n1}& w_{n2}\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中：e为单位对角矩阵；l为权重类型，l＝1为主观权重，l＝2为客观权重；w_il是第i个指标的第l种权重；

步骤6：求综合评价值S：

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{iB}}_i/\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{B}_i---\left(9\right)$

其中

B＝{B_i}＝A'·F(10)

A'为综合权重向量A的转置；

步骤7：由综合评价值S确定各支路电压等级；

步骤8：区分电压责任：

${\stackrel{\·}{U}}_n^h=Z_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(11\right)$

${\stackrel{\·}{U}}_n={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{a}_i{Z}_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(12\right)$

其中：n为支路的标号，h为谐波次数，为第n支路的h次谐波阻抗，为第n支路的h次谐波电流，为第n支路的h次谐波电压。

所述评估指标共6个，3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标。

本实施例中以某市110kV变电站10kV配电网为例，共四条支路。步骤2得到10kV谐波电压分级标准表2所示，主观赋权法、客观赋权法、综合赋权法得各指标权重系数计算结果分别如表3-6所示。

由表3-6可以看出，对于不同的负载，相同的谐波次数对应的权重系数是不同的。得到的各负荷谐波电压综合评价结果如表7所示。

由上表可得综合赋权法得到的综合权重系数介于主观赋权和客观赋权法之间。由于4.1885>2.3705>2.2434>2.0389，结合表2中10kV谐波电压分级标准，对正常运行条支路进行等级评估为，支路1属于第六级，已经超出合格范围，支路2、支路的四3及支路4均属于第四级，根据其权重系数的大小可以比较得出三条支路在合格范围内对公共点的谐波污染由大到小为支路3、支路4、支路2。

结合实际情况，通过对各条支路所带负载情况进行实地考察，支路1所带负荷为一家超硬材料生产厂，超硬材料生产设备含有研磨机、交流电焊机等，是电力系统谐波源，所以给系统造成的谐波污染最为严重，由于此条支路对公共点处的谐波污染已经超出合格范围，变电站人员将进一步与工厂协商，采取一些谐波治理措施，否则将对其采取一定惩罚措施。其他支路，支路3带有包装厂和食品厂，食品厂中的车间降温设备、食品传送带发电机也是谐波源。但由于未超出谐波标准中的合格范围，所以只对其进行相应警告。支路2带有负荷类型多样，有车辆装饰店和1kV的分布式光伏发电系统等，由于都是家庭负荷，功率等级较低，对母线谐波影响较为小。综上可知，根据综合赋权权重值可以对各支路谐波污染进行比较，较快的定位谐波污染情况较大的支路。进一步再用同样的方法可以对所要研究的支路所带具体负荷进行分析评估以及责任分摊，从而作为供电系统实行奖惩措施的依据。

表1

	A1	A2	…	Af
					A1	■
A2		■
					…			■
Af				■

表2

表3

	3次	5次	7次	9次	11次	13次
							主观赋权法	0.3333	0.2667	0.2	0.1333	0.0667	0
客观赋权法	0.1476	0.1558	0.2141	0.2141	0.1476	0.1208
							综合赋权法	0.2404	0.2112	0.2071	0.1737	0.1072	0.0604

表4

	3次	5次	7次	9次	11次	13次
							主观赋权法	0.3333	0.2667	0.2	0.1333	0.0667	0
客观赋权法	0.1170	0.2071	0.1684	0.2071	0.1320	0.1684
							综合赋权法	0.2251	0.2369	0.1842	0.1702	0.0994	0.0842

表5

	3次	5次	7次	9次	11次	13次
							主观赋权法	0.3333	0.2667	0.2	0.1333	0.0667	0
客观赋权法	0.2083	0.2561	0.1303	0.1447	0.1216	0.1309
							综合赋权法	0.2778	0.2621	0.1672	0.1407	0.0869	0.0713

表6

	3次	5次	7次	9次	11次	13次
							主观赋权法	0.3333	0.2667	0.2	0.1333	0.0667	0
客观赋权法	0.1530	0.1881	0.1881	0.1881	0.1530	0.1297
							综合赋权法	0.2487	0.2265	0.1932	0.1598	0.1087	0.0631

表7

	支路1	支路2	支路3	支路4
					客观赋权法	4.7787	2.1285	2.2987	2.5843
主观赋权法	4.0956	1.9518	2.4373	2.0513
					综合赋权法	4.1885	2.0389	2.3705	2.2434

Claims (2)

1.一种综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤1：数据采集：采集系统母线电压、电流和第一至第n支路的电流数据，n为支路总数；

步骤2：数据处理：选择f个谐波电压含有率作为第一至第f评估指标，计算第一至第n支路的各评估指标，并且依据公用电网谐波电压标准得到相应等级的电压分级标准；

步骤3：确定主观权重：所述主观评价表如表1所示，专家对6个评估指标进行两两比较，如果相应行的评估指标重要性大于相应列的评估指标重要性，表格的数据为1，否则为0；如果相应行的评估指标与相应列的评估指标相同则不作处理；对各行数据累加求和，除以表格的数据总数T，T＝n(n-1)/2，得到各评估指标的主观权重σ_i＝(σ₁,σ₂,…,σ_n)；

步骤4：确定客观权重：由以下具体步骤组成：

步骤4-1：计算各评估指标所占等级的概率f_ij：以3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标，以公用电网谐波电压标准为依据统计所述评估指标，得到各评估指标所占的等级，以此统计出各评估指标所占等级的概率(其中i＝6，j＝9)；

步骤4-2：确定模糊评判矩阵F：

步骤4-3：确定各评估指标的权重：

$v_i=\frac{1-H_i}{n-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{H}_i}---\left(2\right)$

${\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{v}_i=1,0\≤v_i\≤1---\left(3\right)$

(2)式中，H_i为第i评估指标的客观因素值，其计算方法为：

$H_i=-k\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{f}_{ij}{\inf }_{ij}(i=1,2,...,n)---\left(4\right)$

其中，k＝1/ln(m)，且有当f_ij＝0时，f_ijlnf_ij＝0；m为评估等级数，等于9；

步骤5：计算综合权重向量A，所述A＝[a₁,a₂,…,a_n]^T：

$A=C^{-1}\·\[D+\frac{1-e^T{C}^{-1}D}{e^T{C}^{-1}e}\·e\]---\left(5\right)$

其中，

$C=diag\[\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{1j}}^2,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{2j}}^2,...,\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}2{{\mathrm{kf}}_{nj}}^2\]---\left(6\right)$

$D={\[2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{1l}\right)f_{1j}^2,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{2l}\right)f_{2j}^2,...,2\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}\left(\underset{l=1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_{nl}\right)f_{nj}^2\]}^T---\left(7\right)$

$W=\left[\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ w_{n1}& w_{n2}\end{array}\right]---\left(8\right)$

其中：e为单位对角矩阵；l为权重类型，l＝1为主观权重，l＝2为客观权重；w_il是第i个指标的第l种权重；

步骤6：求综合评价值S：

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{iB}}_i/\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{B}_i---\left(9\right)$

其中

B＝{B_i}＝A'·F(10)

A'为综合权重向量A的转置；

步骤7：由综合评价值S确定各支路电压等级；

步骤8：区分电压责任：

${\stackrel{\·}{U}}_n^h=Z_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(11\right)$

${\stackrel{\·}{U}}_n={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{a}_i{Z}_n^h\·{\stackrel{\·}{I}}_n^h---\left(12\right)$

其中：n为支路的标号，h为谐波次数，为第n支路的h次谐波阻抗，为第n支路的h次谐波电流，为第n支路的h次谐波电压。

2.一种根据权利要求1所述的综合主客观因素的多谐波源责任评估方法，其特征在于：所述评估指标共6个，3、5、7、9、11、13次谐波电压含有率作为第一至第六评估指标。

表1

A₁ A₂ … A_f A₁ ■ A₂ ■ … ■ A_f ■