CN107436396B - 一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，涉及电能质量分析技术领域，能够准确有效地找出电网中的薄弱环节，为治理电网中电压暂降问题提供决策支持。本发明中的方法包括：选取一段考察时期，以一定的间隔对电网选取M个电网运行状态样本，利用聚类分析方法将M个运行状态样本分为K类，以每类的聚类中心所代表的运行方式作为后续计算分析用的运行方式，并计算每类出现的概率；计算电网元件i的VSAGi，i＝1，2，…，n；计算电网元件i的SVSAGi；根据数值的大小对n个SVSAGi进行排序，数值越大表示电网元件i对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度越大，是需要优先考虑整改的元件。

Description

一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法
技术领域
本发明涉及电能质量分析技术领域，尤其涉及一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法。
背景技术
在各类电能质量问题中，电压暂降和短时间中断是发生频率最高、影响最为严重的一类，已成为影响工业过程正常运行最主要的电能质量问题。电压暂降是指供电电压有效值在短时间突然下降的现象，这种现象是电网运行过程中固有的问题，电网系统发生短路故障是引起电压暂降的主要原因。因此研究如何找到电网薄弱环节并对其进行整改，从而减轻电压暂降所造成的损失具有重要的现实意义和理论价值。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，以辨识出电网侧的薄弱环节，为治理电网运行过程中的电压暂降问题提供有力的决策支持。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，所述辨识方法包括以下步骤：
S1：选取一段考察时期，在所述考察时期内以一定的间隔对所研究的电网选取M个电网运行状态样本，M>2，利用聚类分析方法将所述M个电网运行状态样本分为K类，K>2，以每类的聚类中心所代表的运行方式作为后续计算分析用的运行方式，并计算每类出现的概率其中Mh'为第h类的样本数，h＝1,2，…，K。
S2：通过实测统计和/或经验值得到：电网母线和线路发生单相短路故障的概率PF1，电网母线和线路发生相间短路故障的概率PF2，电网母线和线路发生相间接地短路故障的概率PF3，电网母线和线路发生三相接地短路的概率PF4。
S3：记电网元件i发生短路故障的概率为PFi 0，i＝1，2，…，n，n为电网母线和线路的总数，利用归一化对PFi 0进行处理，得到：
其中，a为经验值。
S4：对于K类所得到的K个计算分析用的运行方式，在每一个所述计算分析用的运行方式下，计算电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度VSAGi：记Bj为重要敏感负荷j的母线，j＝1，2，…，t，t≥1，t为重要敏感负荷的母线数；
若电网元件i为母线，则VSAGi采用如下公式(2)计算：
公式(2)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅；
若电网元件i为线路，则VSAGi采用如下公式(3)计算：
公式(3)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值。
S5：采用如下公式(4)计算电网元件i的电压暂降综合影响指标SVSAGi：
公式(4)中，VSAGi,h为在第h类所得到的计算分析用的运行方式下，电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度。
S6：利用步骤S3和S4计算得到SVSAG1～SVSAGn，根据数值的大小对SVSAG1～SVSAGn进行排序，进而得到对应的电网元件1～n的排序，该电网元件1～n的排序即对电网元件1～n进行整改的优先级的排序。
本发明所提供的考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，利用聚类分析方法考虑了电网系统的多种运行方式，基于这多种运行方式，利用概率分析方法，计算得到每种运行方式下电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷的影响程度，进而得到多种运行方式下各电网元件在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷的综合影响程度，电网元件的综合影响程度越大代表该电网元件需要优先整改。可见本发明的技术方案较为全面地考虑了电压暂降的各种影响因素，能够准确有效地找出电网中的薄弱环节，为治理电网中电压暂降问题提供了有力的决策支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1：选取一段考察时期，在所选取的考察时期内以一定的间隔对所研究的电网选取M个电网运行状态样本，利用聚类分析方法将所选取的M个电网运行状态样本分为K类。以每类电网运行状态样本的聚类中心所代表的运行方式作为后续计算分析用的运行方式，从而可得到k种运行方式。并且，计算每类电网运行状态样本出现的概率其中Mh'为第h类的样本数。其中，M>2；K>2；h＝1,2，…，K。
需要说明的是，由于电网的运行状态具有一定的周期性，因此在上述步骤S1中，所选取的一段考察周期优选为电网运行的一个周期或多个周期，具体的，可将考察周期选定为一年。选取电网运行状态样本所采用的时间间隔可为等间隔，比如每隔一个小时选取一个电网运行状态样本。
S2：通过实测统计和/或经验值得到：电网母线和线路发生单相短路故障的概率PF1，电网母线和线路发生相间短路故障的概率PF2，电网母线和线路发生相间接地短路故障的概率PF3，电网母线和线路发生三相接地短路的概率PF4。
S3：记电网元件i发生短路故障的概率为PFi 0，i＝1，2，…，n，n为电网母线和线路的总数，利用归一化对PFi 0进行处理，得到：
需要说明的是，实际上电网元件i发生短路故障的概率为PFi 0的数值往往很小，如果在后续计算过程中直接使用PFi 0，会导致结果的灵敏度降低，因此在上述步骤S3中，通过对PFi 0进行归一化处理，可以将PFi 0适当放大，最终达到提高结果灵敏度的目的。在上述公式(1)中，a为根据实际计算结果的需要所设置的经验值。
S4：对于K类电网运行状态样本所得到的K个计算分析用的运行方式，在每一个所述计算分析用的运行方式下，计算电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度VSAGi，最终得到K个VSAGi。
具体的，VSAGi的计算方法如下：
首先记Bj为重要敏感负荷j的母线，j＝1，2，…，t,t≥1，t为重要敏感负荷的母线数；
若电网元件i为母线，则VSAGi采用如下公式(2)计算：
公式(2)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅。
若电网元件i为线路，则VSAGi采用如下公式(3)计算：
公式(3)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值。
其中，的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
S5：采用如下公式(4)计算电网元件i的电压暂降综合影响指标SVSAGi：
公式(4)中，VSAGi,h为在第h类所得到的计算分析用的运行方式下，电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度。
S6：重复步骤S3和S4，计算得到SVSAG1～SVSAGn，根据数值的大小对SVSAG1～SVSAGn进行排序，数值越大说明对应电网元件对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度越大，是需要优先整改的电网元件。也就是说，所得到的排序对应的电网元件1～n的排序即为对电网元件1～n进行整改的优先级的排序，可按照该排序确定对电网元件进行整改的次序。
本发明实施例所提供的考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，利用聚类分析方法考虑了电网系统的多种运行方式，基于这多种运行方式，利用概率分析方法，计算得到每种运行方式下电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷的影响程度，进而得到多种运行方式下各电网元件在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷的综合影响程度，电网元件的综合影响程度越大代表该电网元件越需要优先整改。可见本发明的技术方案较为全面地考虑了电压暂降的各种影响因素，能够准确有效地找出电网中的薄弱环节，为治理电网中电压暂降问题提供了有力的决策支持。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，其特征在于，所述辨识方法包括以下步骤：
S1：选取一段考察时期，在所述考察时期内以一定的间隔对所研究的电网选取M个电网运行状态样本，M>2，利用聚类分析方法将所述M个电网运行状态样本分为K类，K>2，以每类的聚类中心所代表的运行方式作为后续计算分析用的运行方式，并计算每类出现的概率其中Mh'为第h类的样本数，h＝1,2，…，K；
S2：通过实测统计和/或经验值得到：电网母线和线路发生单相短路故障的概率PF1，电网母线和线路发生相间短路故障的概率PF2，电网母线和线路发生相间接地短路故障的概率PF3，电网母线和线路发生三相接地短路的概率PF4；
S3：记电网元件i发生短路故障的概率为PFi 0，i＝1，2，…，n，其中n为电网母线和线路的总数，利用归一化对PFi 0进行处理，得到：
其中，a为经验值；
S4：对于K类所得到的K个计算分析用的运行方式，在每一个所述计算分析用的运行方式下，计算电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度VSAGi：记Bj为重要敏感负荷j的母线，j＝1，2，…，t，t≥1，t为重要敏感负荷的母线数；
若电网元件i为母线，则VSAGi采用如下公式(2)计算：
公式(2)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅；
若电网元件i为线路，则VSAGi采用如下公式(3)计算：
公式(3)中，αj为重要敏感负荷j的权重因子，为电网元件i在单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值，为电网元件i在三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅平均值；
S5：采用如下公式(4)计算电网元件i的电压暂降综合影响指标SVSAGi：
公式(4)中，VSAGi,h为在第h类所得到的计算分析用的运行方式下，电网元件i在单相短路、相间短路、相间接地短路和三相接地短路故障下对所有重要敏感负荷母线的电压幅值综合影响程度；
S6：利用步骤S3和S4计算得到SVSAG1～SVSAGn，根据数值的大小对SVSAG1～SVSAGn进行排序，进而得到对应的电网元件1～n的排序，该电网元件1～n的排序即对电网元件1～n进行整改的优先级的排序。
2.根据权利要求1所述的考虑电压暂降的电网薄弱环节的辨识方法，其特征在于：
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点单相短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点相间短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点相间接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
的计算方法为：对于作为线路的电网元件i，在电网元件i上等间隔选择多个点，分别计算各个点三相接地短路故障下重要敏感负荷j的母线Bj电压幅值的降幅，然后计算各点所对应的降幅的平均值，所得到的平均值即
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