CN110707714A - 一种配电网无功电压控制效果评估指标方法 - Google Patents

一种配电网无功电压控制效果评估指标方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及配电网无功电压控制效果评估技术领域，更具体地，涉及一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，包括以下步骤：建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系、确定电压因素和功率因素的评估指标的合格范围、采集实测数据、通过分析得到各评估指标的权重并排序、根据排序选择出最优的无功电压治理方案。本发明能够对配电网无功电压治理控制效果给出综合评估，并能够根据评估得到最优的无功电压治理方案。

Description

一种配电网无功电压控制效果评估指标方法
技术领域
本发明涉及配电网无功电压控制效果评估技术领域，更具体地，涉及一种配电网无功电压控制效果评估指标方法。
背景技术
目前针对配电网运行状态评价，有学者提出利用层次分析法对配电网的经济指标、安全性指标和可靠性指标进行分析评价，但其只是针对配电网的运行态势作出的评估，并未对配电网电压治理效果进行研究评价。也有学者提出将建模得到的精度较高的节点电压幅值与节点电压相角作为虚拟的量测信息，增加配电网量测冗余度，提高配电网状态估计的收敛速度和收敛精度，缩短状态估计时间，为智能配电网在线估计提供了可能性，其利用电压指标进行的是状态评估，并未给出治理控制效果的评估。也有学者利用层次分析法确定各项具体指标的权重，根据效用函数计算各项评价指标对应的效用值，进而计算主动配电系统运行态势总评价值，对各类指标的评价结果进行综合评估，对主动配电系统运行态势给出评估结果，但其并未对配电网无功电压治理控制效果给出综合评估的研究。
发明内容
本发明的目的在于克服目前并没有对配电网无功电压治理控制效果进行综合评估的不足，提供一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，能够对配电网无功电压治理控制效果给出综合评估，并能够根据评估得到最优的无功电压治理方案。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，包括以下步骤：
S1.建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系，所述评估指标体系包括电压因素和功率因素的评估指标；
S2.确定电压因素和功率因素的评估指标的合格范围；
S3.根据评估指标所需参数，采集实测数据；
S4.结合实测数据和与之对应的评估指标的合格范围，通过定性分析得到各评估指标的权重，并分别对电压因素和功率因素的评估指标的权重进行排序；
S5.对电压因素和功率因素的评估指标进行综合排序，确定综合评估指标，选择出最优的无功电压治理方案。
本发明为一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，通过对电压因素和功率因素建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系，再将各个评估指标按其在治理效果评估中的重要性给出相应的权重，并对电压因素和功率因素综合考虑，最后得到最优的无功电压治理方案。
进一步地，在步骤S1中，所述电压因素的评估指标包括电压偏差及波动、电压谐波和电压三相不平衡；所述功率因素的评估指标包括有功功率和无功功率。其中，电压偏差及波动反映的是电压值与标准阈值的不同偏离程度，电压谐波反映的是电压波形中频率为基波频率整数倍的成分，电压三相不平衡反映的是不对称电压。
进一步地，在步骤S3中，测量并采集智能配变终端和能量管理系统中三相电压、三相电流、有功功率、无功功率的数据。
进一步地，在步骤S4中，采用模糊层次分析法进行分析，其具体步骤如下：
S41.根据电压因素的评估指标和功率因素的评估指标分别建立二级评估体系；
S42.建立模糊一致性判断矩阵，确定各评估指标的相对重要度；
S43.通过计算综合重要度，得到最大综合重要度的电压因素和功率因素的评估指标。
进一步地，在步骤S42中，所述模糊一致性判断矩阵为：
Figure BDA0002223713130000021
其中，对于
Figure BDA0002223713130000022
有rij＝rik-rjk+0.5；式中，R表示模糊一致性判断矩阵，an表示评估指标，ai、aj表示其中任意两个不同的评估指标，c表示参考比较因子，rnn表示隶属度，rij表示ai、aj相对于c进行比较时ai和aj的模糊关系隶属度。
进一步地，在步骤43中，所述综合重要度计算的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000031
式中，bi表示隶属于第j等级的隶属度，ai表示第i个评价指标的权重，rij表示第i个评价指标隶属于第j等级的隶属度。
进一步地，在步骤S4中，采用变异系数法进行分析，其具体步骤如下：
S41.通过计算得到电压因素和功率因素的各评估指标的权重；
S42.分别取电压因素和功率因素的最大权重的评估指标，并分别作为电压因素和功率因素的单一评估指标。
进一步地，在步骤S41中，通过计算各个评估指标在某段时间内的平均值和标准差，得到变异系数，再根据变异系数计算得到各评估指标的权重；
变异系数的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000032
式中，Vi表示第i项评估指标的变异系数，σi表示第i项评估指标的标准差系数，
Figure BDA0002223713130000033
表示第i项评估指标的平均值；
评估指标的权重计算公式为：
Figure BDA0002223713130000034
式中，Wi表示评估指标的权重，Vi表示第i项评估指标的变异系数。
进一步地，在步骤S5中，其具体步骤如下：
S51.设定正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)为电压因素和功率因素的各评估指标的合格范围临界值，并根据各评估指标偏离正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的距离得到负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)；
S52.计算各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)和负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)的加权欧式距离；
S53.求出实际要评估的某段时间各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的接近程度，得到电压因素和功率因素的综合评估指标的评价标准；
S54.根据综合评估指标的评价标准以及步骤S4中电压因素和功率因素的评估指标的权重排序，得到最优的无功电压治理方案。
进一步地，在步骤S52中，所述加权欧式距离的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000041
式中，d12表示加权欧式距离，x1k表示各评估指标的正理想值，x2k表示各评估指标的负理想值，χ表示权重系数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过对电压因素中的电压偏差及波动、电压谐波和电压三相不平衡评估指标和功率因素中的有功功率和无功功率评估指标，建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系，再将各个评估指标按其在治理效果评估中的重要性通过模糊层次分析法或变异系数法计算得到相应的权重，并对电压因素和功率因素综合考虑，最终得到最优的无功电压治理方案。
附图说明
图1为本发明一种配电网无功电压控制效果评估指标方法的流程图。
图2为本发明电网运行无功电压控制效果评估指标体系的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1至图2所示为本发明一种配电网无功电压控制效果评估指标方法的第一实施例，包括以下步骤：
S1.建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系，所述评估指标体系包括电压因素和功率因素的评估指标；
S2.确定电压因素和功率因素的评估指标的合格范围；
S3.根据评估指标所需参数，采集实测数据；
S4.结合实测数据和与之对应的评估指标的合格范围，通过定性分析得到各评估指标的权重，并分别对电压因素和功率因素的评估指标的权重进行排序；
S5.对电压因素和功率因素的评估指标进行综合排序，确定综合评估指标，选择出最优的无功电压治理方案。
具体地，在步骤S1中，电压因素的评估指标包括电压偏差及波动、电压谐波和电压三相不平衡；功率因素的评估指标包括有功功率和无功功率。其中，电压偏差及波动反映的是电压值与标准阈值的不同偏离程度，电压谐波反映的是电压波形中频率为基波频率整数倍的成分，电压三相不平衡反映的是不对称电压。
具体地，在步骤S2中，电压偏差及波动的合格范围为：35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的+5％～-5％；10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的+7％～-7％；其余情况均视为不合格；
电压谐波的合格范围为：电压总谐波在0～4％；其余情况均视为不合格；
电压三相不平衡的合格范围为：电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不超过4％；三相电流不平衡度允许范围为小于15％；其余情况均视为不合格；
有功功率和无功功率的合格范围为：以功率因数大于0.9为合格，其余情况均视为不合格。功率因数其中P表示有功功率，Q表示无功功率。
其中，在步骤S3中，测量并采集智能配变终端(TTU)和能量管理系统(EMS)中三相电压、三相电流、有功功率、无功功率的数据。
其中，在步骤S4中，采用模糊层次分析法进行分析，其具体步骤如下：
S41.根据电压因素的评估指标和功率因素的评估指标分别建立二级评估体系；
具体地，如图2所示，二级评估体系包括高级评估指标和低级评估指标，高级评估指标为电压因素和功率因素，低级评估指标为电压偏差波动、电压谐波、电压三相不平衡、功率因数；其中功率因数为有功功率和无功功率通过计算得出。
S42.建立模糊一致性判断矩阵，确定各评估指标的相对重要度；
其中，模糊一致性判断矩阵为：
其中，对于
Figure BDA0002223713130000062
有rij＝rik-rjk+0.5；式中，R表示模糊一致性判断矩阵，an表示评估指标，ai、aj表示其中任意两个不同的评估指标，c表示参考比较因子，rnn表示隶属度，rij表示ai、aj相对于c进行比较时ai和aj的模糊关系隶属度；
具体地，0.1至0.9数量标度定义如下：当rji为0.5时，表示ai与aj同等重要；当rji为0.6时，表示ai比aj稍微重要；当rji为0.7时，表示ai比aj较重要；当rji为0.8时，表示ai比aj明显重要；当rji为0.9时，表示ai比aj极端重要；当rji为0.1、0.2、0.3、0.4时，为反比较，表示aj与ai比较得到rji＝1-rji。
S43.通过计算综合重要度，得到最大综合重要度的电压因素和功率因素的评估指标；
综合重要度计算的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000063
式中，bi表示隶属于第j等级的隶属度，ai表示第i个评价指标的权重，rij表示第i个评价指标隶属于第j等级的隶属度。
在步骤S5中，通过逼近于理想值的排序方法(TOPSIS)对各评估指标进行排序，其具体步骤如下：
S51.设定正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)为电压因素和功率因素的各评估指标的合格范围临界值，并根据各评估指标偏离正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的距离得到负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)；
S52.计算各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)和负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)的加权欧式距离；
具体地，加权欧式距离的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000071
式中，d12表示加权欧式距离，x1k表示各评估指标的正理想值，x2k表示各评估指标的负理想值，χ表示权重系数。
S53.求出实际要评估的某段时间各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的接近程度，得到电压因素和功率因素的综合评估指标的评价标准；
S54.根据综合评估指标的评价标准以及步骤S4中电压因素和功率因素的评估指标的权重排序，得到最优的无功电压治理方案。
实施例2
本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例在步骤S4中，采用变异系数法进行分析，其具体步骤如下：
S41.通过计算得到电压因素和功率因素的各评估指标的权重；
具体地，计算各个评估指标在某段时间内的平均值和标准差，得到变异系数，再根据变异系数计算得到权重；
变异系数的计算公式为：
Figure BDA0002223713130000072
式中，Vi表示第i项评估指标的变异系数，σi表示第i项评估指标的标准差系数，
Figure BDA0002223713130000073
表示第i项评估指标的平均值；
评估指标的权重计算公式为：
Figure BDA0002223713130000074
式中，Wi表示评估指标的权重，Vi表示第i项评估指标的变异系数；
S42.分别取电压因素和功率因素的最大权重的评估指标，并分别作为电压因素和功率因素的单一评估指标。
另外，在步骤S54中，根据综合评估指标的评价标准与电压因素和功率因素的单一评估指标，得到最优的无功电压治理方案。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.建立电网运行无功电压控制效果评估指标体系，所述评估指标体系包括电压因素和功率因素的评估指标；
S2.确定电压因素和功率因素的评估指标的合格范围；
S3.根据评估指标所需参数，采集实测数据；
S4.结合实测数据和与之对应的评估指标的合格范围，通过定性分析得到各评估指标的权重，并分别对电压因素和功率因素的评估指标的权重进行排序；
S5.对电压因素和功率因素的评估指标进行综合排序，确定综合评估指标，选择出最优的无功电压治理方案。
2.根据权利要求1所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S1中，所述电压因素的评估指标包括电压偏差及波动、电压谐波和电压三相不平衡；所述功率因素的评估指标包括有功功率和无功功率。
3.根据权利要求2所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S3中，测量并采集智能配变终端和能量管理系统中三相电压、三相电流、有功功率、无功功率的数据。
4.根据权利要求3所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S4中，采用模糊层次分析法进行分析，其具体步骤如下：
S41.根据电压因素的评估指标和功率因素的评估指标分别建立二级评估体系；
S42.建立模糊一致性判断矩阵，确定各评估指标的相对重要度；
S43.通过计算综合重要度，得到最大综合重要度的电压因素和功率因素的评估指标。
5.根据权利要求4所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S42中，所述模糊一致性判断矩阵为：
R＝(rij)n×n，
Figure FDA0002223713120000011
其中，对于
Figure FDA0002223713120000021
有rij＝rik-rjk+0.5；式中，R表示模糊一致性判断矩阵，an表示评估指标，ai、aj表示其中任意两个不同的评估指标，c表示参考比较因子，rnn表示隶属度，rij表示ai、aj相对于c进行比较时ai和aj的模糊关系隶属度。
6.根据权利要求5所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤43中，所述综合重要度计算的计算公式为：
式中，bi表示隶属于第j等级的隶属度，ai表示第i个评价指标的权重，rij表示第i个评价指标隶属于第j等级的隶属度。
7.根据权利要求3所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S4中，采用变异系数法进行分析，其具体步骤如下：
S41.通过计算得到电压因素和功率因素的各评估指标的权重；
S42.分别取电压因素和功率因素的最大权重的评估指标，并分别作为电压因素和功率因素的单一评估指标。
8.根据权利要求7所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S41中，通过计算各个评估指标在某段时间内的变异系数，再根据变异系数计算得到各评估指标的权重；
变异系数的计算公式为：
Figure FDA0002223713120000023
式中，Vi表示第i项评估指标的变异系数，σi表示第i项评估指标的标准差系数，
Figure FDA0002223713120000024
表示第i项评估指标的平均值；
评估指标的权重计算公式为：
Figure FDA0002223713120000025
式中，Wi表示评估指标的权重，Vi表示第i项评估指标的变异系数。
9.根据权利要求1所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S5中，其具体步骤如下：
S51.设定正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)为电压因素和功率因素的各评估指标的合格范围临界值，并根据各评估指标偏离正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的距离得到负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)；
S52.计算各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)和负理想值b(x21,x22,Λ,x2n)的加权欧式距离；
S53.求出实际要评估的某段时间各个指标与正理想值a(x11,x12,Λ,x1n)的接近程度，得到电压因素和功率因素的综合评估指标的评价标准；
S54.根据综合评估指标的评价标准以及步骤S4中电压因素和功率因素的评估指标的权重排序，得到最优的无功电压治理方案。
10.根据权利要求9所述的一种配电网无功电压控制效果评估指标方法，其特征在于，在步骤S52中，所述加权欧式距离的计算公式为：
Figure FDA0002223713120000031
式中，d12表示加权欧式距离，x1k表示各评估指标的正理想值，x2k表示各评估指标的负理想值，χ表示权重系数。
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