CN110912170A - 一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法和系统，包括：根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案，根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。本发明提供的技术方案，原理简单，操作性强，有效解决了低压直流用电系统接地方式选择问题，为直流配电网的发展、尤其是低压直流配电网的发展提供理论支撑。

Description

一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法和系统

技术领域

本发明涉及配电网规划技术领域，具体涉及一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法和系统。

背景技术

随着国民经济水平的高速发展，用电负荷快速增长，用户侧分布式电源和柔性负荷“即插即用”需求的与日俱增，城市交流配电网的供电能力受走廊紧张等多方面因素的制约提升困难；同时，终端用户负荷直流化趋势明显，且其对电能质量和供电可靠性要求越来越高，在现有交流配电网的基础上，发展兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。

直流配电网具有传输效率高、传输容量大、传输距离远、供电可靠率高、供电灵活等特点，能满足各类交直流用户的接入需求，而合理的接地方式是保障交直流配用电系统安全、可靠运行的重要保障。

目前交流配电网已经经过了几十年的发展，对于其接地方式的研究和应用已经非常成熟，主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地3种；在特高压及高压直流输电领域，其接地方式的研究和应用也较为充分。

而直流配电技术方兴未艾，直流配电工程多处于示范应用阶段，尚未有商业化应用，且主要聚集在中压层面，对于低压直流接地方式的研究更是鲜有涉及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法，该方法原理简单，操作性强，有效解决了低压直流用电系统接地方式选择问题，为直流配电网的发展、尤其是低压直流配电网的发展提供理论支撑。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

优选的，所述根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

优选的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

优选的，所述根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案，包括：

根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

进一步的，所述根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵，包括：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*X^*

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

进一步的，所述低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标，包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

本发明提供一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择系统，其改进之处在于，所述系统包括：

确定模块，用于根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

选择模块，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

优选的，所述确定模块，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

优选的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

优选的，所述选择模块，包括：

第一确定单元，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

求解单元，用于利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

排序单元，用于将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

获取单元，用于当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

第二确定单元，用于根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

选择单元，用于选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

进一步的，所述第一确定单元，用于：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*：

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

进一步的，所述低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标，包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的技术方案，根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；与现有技术相比，该方案原理简单，操作性强，有效解决了低压直流用电系统接地方式选择问题，为直流配电网的发展、尤其是低压直流配电网的发展提供理论支撑。

附图说明

图1是一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法流程图；

图2是低压直流用电系统中换流器的初始指标体系示意图；

图3是一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤101.根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

步骤102.根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

合理的接地方式是保障直流用电系统安全、可靠运行的重要保障，在本发明的最佳实施例中，首先，根据换流器接线形式确定接地方式的选择范围，对接地方式进行“初筛”；其次，从可靠性、杂散电流、设备投资、方案损耗、运行维护等方面建立了“细筛”评价指标体系，确定低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

具体的，所述步骤101，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

具体的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，所述步骤102，包括：

步骤a.根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

步骤b.利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

步骤c.将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

步骤d.当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

步骤e.根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

步骤f.选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

在本发明的最佳实施例中，采用了主成分分析法来精简计算低压直流用电系统中换流器的最优接地方案的原始指标数，主成分分析的目的之一是用尽可能少的主成分(指标)代替原p个主成分(指标)，通常情况下，主成分(指标)个数的多少以能够反映原来变量γ以上的信息量为依据，即选取累积贡献率达到γ以上时的主成分(指标)个数进行综合分析，主成分分析法不需要对权值进行假设，仅通过对数据的分析和处理得到指标间的内在结构关系，改善了传统评估方法的主观性强的缺点；通过设定累积贡献率阀值，确定最终指标个数及对应的指标贡献率，完成对指标的降维处理，在简化指标体系的同时，减少了信息的交叉和冗余。

具体的，所述步骤a，包括：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*：

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

具体的对所述初始指标矩阵X进行标准化变换具体的处理过程如下：按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值

式中，

为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的均值；σ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的方差；

按下式确定低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的均值

按下式确定低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的方差σ_j：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值。

进一步的，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

在本发明的最佳实施例中，根据实际情况确定累积贡献率设定阀值γ，一般情况下取0.8～1.0.

进一步的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

在本发明的最佳实施例中，由于所有指标经过了逆向化处理，9个指标均为逆指标，即指标值越小越好，因此，在计算得到F之后，F向量中最小元素对应的接地方案即为最优接地方案。

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

进一步的，如图2所示，所述低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标，包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

在本发明的实施例中，初始指标均为逆向指标，若选用的指标集有正向指标又有逆向指标，则对所有指标预先进行逆向化处理，构成低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标。

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

在本发明的最佳实施例中，供电可靠性为正指标，即指标值越大越好；网损率、单点人身触电电流、接地点杂散电流等8个指标为逆指标，即指标值越小越好。由于9个指标中既有正指标又有逆指标，需要对数据进行预处理，由于只有供电可靠性为正指标，其他8个指标为逆指标，因此可将供电可靠性指标进行逆向化处理，经过处理之后的指标全部为逆向指标，即所有指标数据的值越小越好。

根据不同电压等级和不同应用场景所关注的侧重点，该指标体系可加以扩展或简化，以满足实际应用场合的需要。

本发明提供一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择系统，如图3所示，所述系统包括：

确定模块，用于根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

选择模块，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

具体的，所述确定模块，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

具体的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

进一步的，所述选择模块，包括：

第一确定单元，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

求解单元，用于利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

排序单元，用于将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

获取单元，用于当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

第二确定单元，用于根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

选择单元，用于选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

具体的，所述第一确定单元，用于：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*：

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

具体的，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

具体的，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

具体的，所述低压直流用电系统中换流器的初始指标，包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择方法，其特征在于，所述方法包括：

根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案，包括：

根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵，包括：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*：

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

9.一种低压直流用电系统的换流器接地方案选择系统，其特征在于，所述系统包括：

确定模块，用于根据低压直流用电系统中换流器的接线形式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案；

选择模块，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵选择低压直流用电系统中换流器的最优接地方案。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述确定模块，包括：

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为真双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器中性点直接接地、换流器中性点通过大电阻接地和换流器中性点通过小电阻接地；

若低压直流用电系统中换流器的接线形式为伪双极接线形式，则低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案包括换流器不接地、换流器出口通过正极接地、换流器出口通过负极接地和换流器中性点直接接地。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X：

式中，x_ij为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述选择模块，包括：

第一确定单元，用于根据低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的初始指标矩阵X确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R；

求解单元，用于利用低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R求解特征方程|R-λ_j·I_p|＝0，获取低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根以及特征向量；

排序单元，用于将低压直流用电系统中换流器的各初始指标对应的特征根进行降序排列；

获取单元，用于当降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时，获取使m最小时的降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量；

第二确定单元，用于根据降序序列中前m个特征根以及对应的特征向量确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量；

选择单元，用于选择低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量中最小值对应的接地方案为低压直流用电系统中换流器的最优接地方案；

其中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，I_p为p阶单位矩阵，m,j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数，初始指标对应的特特征向量为p×1阶列向量。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第一确定单元，用于：

按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的相关因数矩阵R：

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，T为向量的转置；

其中，对所述初始指标矩阵X进行标准化变换后得到如下式的标准化指标矩阵X^*：

式中，

为低压直流用电系统中换流器可供选择的第i个接地方案的第j个初始指标的标准值，i∈(1～n)，n为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案总数，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，按下式确定降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率γ：

式中，λ_j为低压直流用电系统中换流器的第j个初始指标的特征根，λ_k为降序序列中第k个特征根，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值，j∈(1～p)，p为低压直流用电系统中换流器的初始指标总数。

15.如权利要求12所述的系统，其特征在于，按下式确定低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的综合评价向量F：

式中，ν_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率，Y_k为降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分，k∈(1～m)，m为降序序列中前m个特征根的对应的指标的累积贡献率超过累积贡献率设定阈值时的最小取值；

其中，按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分贡献率ν_k：

式中，λ_k为降序序列中第k个特征根；

按下式确定降序序列中第k个特征根对应的指标的主成分Y_k：

Y_k＝X^*·U_k

式中，X^*为低压直流用电系统中换流器可供选择的接地方案的标准化指标矩阵，U_k为降序序列中第k个特征根对应的特征向量。

16.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述低压直流用电系统中换流器的各项逆向初始指标，包括：单点人身触电电流指标、供电可靠性修正指标、网损率指标、接地点杂散电流指标、对接地网的电化学腐蚀指标、母线电压偏差指标、一次设备投资指标、二次设备投资指标和运行维护费用指标；

所述供电可靠性修正指标为供电可靠性指标的倒数；

所述低压直流用电系统中换流器的各初始指标值为全年任选的L个时刻断面下各初始指标的算术平均值；

其中，L∈(1～Z)，Z为全年时刻断面的总数。

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