CN112713599B - 分布式电源电压支撑能力的综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，用以解决现有技术中对配电网分布式电源电压支撑能力评价指标单一、指标评价的灵敏度差的技术问题。本发明的步骤包括构建DG电压支撑能力评价的多层结构、选取DG电压支撑能力的评价指标内的判别标度以及计算评价指标的指标间权重系数和线路节点接入的DG电压支撑能力，从而实现对该DG电压支撑能力的强弱进行评价。本发明从低电压位置、电能质量、功率损耗三个角度量化评估配电网供电性能，根据评估结果计算判别标度，得到DG电压支撑能力综合评价结果，最后通过实际算例的仿真结果表明评价指标与评价方法的有效性，提高指标评价的灵敏度。

Description

分布式电源电压支撑能力的综合评价方法

技术领域

本发明涉及电网优化调度技术领域，具体涉及一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法。

背景技术

近年来，分布式电源(distributed generation，DG)并网容量持续增长，配电网由单一无源网络逐渐过渡为有源网络，配电网的安全稳定运行面临巨大挑战。分布式电源具备一定的电压支撑能力，合理的分布式电源并网位置与安装容量能有效降低能量损耗，提升配电网电压稳定性和电压合格率，因此分布式电源的选址定容、电压支撑能力分析成为研究热点之一。国内外学者在分布式电源优化配置方面做了诸多研究，并取得了一定成果。群智能算法、多层博弈、分层分区精细化切负荷、二阶锥松弛和Big-M法等理论方法已应用于DG优化配置的评价方面。文献“宋倩芸.计及多种分布式能源运行的配电网双层优化规划方法[J].电力系统保护与控制，2020，48(11)：53-61.”提出一种双层优化模型，以最小电压偏移与网损为目标确定DG接入位置与容量。文献“张永会，张亚谱，潘超，等.考虑源-储特性的分布式电源并网阶段优化与评估方法[J].太阳能学报，2020，41(06)：226-233.”提出以负荷有功网损灵敏度为目标，确定风光电源的接入位置和容量，采用模拟退火-粒子群混合算法对电压和网损进行评估。文献“谢晓帆，王可，刘秋林，等.一种考虑谐波指标的分布式电源选址定容规划方法[J].武汉大学学报(工学版)，2019，52(07)：616-621.”提出一种考虑电压指标、网损指标、谐波指标综合评价的DG选址定容方法。文献“杨琪，李华强.基于电压稳定的区域电网无功能力评价[J].电力系统保护与控制，2009，37(13)：19-23，28.”提出一种基于静态能量函数的区域电网无功能力评估方法。文献“郑翔，赵凤展，杨仁刚，等.基于大数据的低压配电网无功运行评价体系[J].电网技术，2017，41(01)：272-278.”提出一种基于电力大数据的低压配电网无功评价体系，从数据层、指标层和应用层三个层面较为系统、完整的对低压配电网进行评价。以上研究大多针对DG接入后的选址定容以及配电网电压无功评价指标体系进行研究，但并未对DG接入位置、容量与DG电压支撑能力的内在关系做深入分析。

发明内容

针对现有技术中对配电网分布式电源电压支撑能力评价指标单一、指标评价的灵敏度差的技术问题，本发明提出一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，从低电压位置、电能质量、功率损耗三个角度量化评估配电网供电性能，根据评估结果计算判别标度，得到DG 电压支撑能力综合评价结果，最后通过实际算例的仿真分析来验证评价指标与评价方法的有效性，提高指标评价的灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，包括以下步骤：

步骤S1：构建DG电压支撑能力评价的多层结构，将评价问题层次化形成分级递阶多层次结构，分级递阶多层次结构包括用于评价电压支撑能力的准则层、指标层、方案层和目标层，所述的指标层包含DG电压支撑能力的评价指标；

步骤S2：选取DG电压支撑能力的评价指标内的判别标度，将评价指标的值域设定在一个区间范围，根据评价指标内不同级别的评价标度对区间范围进行等分以得到层次分析判别标度表，根据层次分析判别标度表得出各评价指标所对应的标度，然后根据各评价指标所对应的标度计算出电压支撑判别矩阵，最后计算电压支撑判别矩阵最大特征值的特征向量，即为指标内的层次分析评价得分；

步骤S3：计算DG电压支撑能力的评价指标的指标间权重系数，基于步骤S2中评价指标值域的区间范围，根据低电压节点位置和配电线路电压偏移量确定评价指标间判别标度，从而得到指标间判别矩阵，计算指标间判别矩阵最大特征值的特征向量，即为指标间权重系数；

步骤S4：结合步骤S2中的指标内的层次分析评价得分和步骤S3中的指标间权重系数计算出线路节点接入的DG电压支撑能力，从而实现对DG电压支撑能力的强弱进行评价。

所述DG电压支撑能力的评价指标包括低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

其中低电压支撑能力指标

与接入点相对低电压节点的距离之间的函数关系为：

式中：ΔL_DG是DG并网点相对低电压节点的距离；ΔL_r是低电压节点与公共母线间的距离；所述限界电压合格率指标

的计算公式为：

式中：N_Cp是有功功率圆内包含节点数量；N_Up为有有功功率圆内所有电压合格的节点数量； N_Cq是无功功率圆内包含节点数量；N_Uq为无功功率圆内所有电压合格的节点数量；

所述限界功率损耗指标

用于衡量DG容量与配电网负荷的匹配程度，其计算公式为：

式中：ΔS_DGp和ΔS_DGq分别是DG功率圆范围内的有功损耗和无功损耗；S_DG是DG接入容量。

判断低电压支撑能力指标

时，先建立DG并网点电压分别与安装位置和容量之间的函数关系，设置DG并网点为m，U_j和U_j ^DG分别是节点j未接入DG前与接入后的电压，当节点编号j ≤m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压U_j ^DG的计算公式一分别为：

式中：U₀为线路首端电压；ΔU_i是第i段线路的电压损耗；ΔU_Pi是第i段线路DG有功电压损耗；ΔU_DGi是仅DG供电、第i段线路的电压降；P_DG是DG的有功出力，R_i是第i段线路的电阻；Q_DG是DG的无功功出力，X_i是第i段线路的电抗；ΔU_Qi是第i段线路DG无功电压损耗；U_i-1是节点 i-1的电压。

当节点编号j>m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压U_j ^DG的计算公式二分别为：

式中：U_m是未接入DG前节点m的电压；ΔU_m ^DG是DG并网前后节点m电压增量。

所述限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

中的功率圆均为负荷功率圆，负荷功率圆的半径计算公式为：

式中：P_i和Q_i分别是节点i的负荷有功功率和无功功率；P_i ^y和Q_i ^x分别是节点i的负荷在功率圆中的有功和无功功率；R_loadi是节点i的功率圆半径；

负荷节点的坐标(x_i,y_i)计算公式如下：

式中：x_i和y_i分别是功率圆中节点i的横、纵坐标。

所述低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

的值域区间均为[0，1]、且均被等分成9等份；根据层次分析判别标度表确定第i个节点的指标(

或

)Z_i对应的标度S_i，计算n×n阶电压支撑判别矩阵D₁：

计算电压支撑判别矩阵D₁最大特征值的特征向量，即分别为指标内的层次评价得分α_i、β_i和χ_i。

所述低电压支撑能力指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₁为低电压支撑能力指标

的判别标度，L_umin是低电压节点与母线间距离；L_max是配电线路始端至末端最长距离；

所述限界电压合格率指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₂是限界电压合格率指标

的判别标度；Δn₁是电压最大偏移值对应的判别标度；Δn₂是电压最小偏移值对应的判别标度；

所述限界功率损耗指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₃是限界功率损耗指标

的判别标度。

所述指标间判别矩阵D₂的计算公式为：

式中：η_T1和η_T2均为指标判别标度，T1和T2均取1、2、3，计算指标间判别矩阵D₂的最大特征值的特征向量，即分别为评价指标间权重系数δ₁、δ₂、δ₃。

所述DG电压支撑能力的计算公式为：

ρ_i＝δ₁α_i+δ₂β_i+δ₃χ_i (13)。

本发明为量化评价分布式电源的电压支撑能力，设计DG低电压支撑能力、限界电压合格率和限界功率损耗三项评价指标，通过功率圆限定指标评价范围，降低分布式电源供电能力范围外节点对评价指标的影响，提高评价指标的准确性和灵敏度；同时改进指标间的权重系数算法，从低电压位置、电能质量、功率损耗三个角度量化评估配电网供电性能，根据评估结果计算判别标度，得到DG电压支撑能力综合评价结果，最后通过实际算例的仿真分析来验证评价指标与评价方法的有效性，提高指标评价的灵敏度。

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他的附图。

图1为本发明的辐射配电网DG并网拓扑图；

图2为本发明配电线路负荷与DG功率圆的示意图；

图3为本发明的层次分析法评价结构图；

图4为本发明的指标间判别标度示意图；

图5为本发明某实际43节点中压配网接线图；

图6为本发明低电压支撑能力指标

的评价结果与仿真结果对比图；

图7为本发明的指标对比图，其中，(a)为电压合格率在有无功率圆限制条件下的指标对比图；(b)为功率损耗率在有无功率圆限制条件下的指标对比图；

图8为本发明的单指标电压支撑能力评价打分图；

图9为本发明的层次分析法改进前后的评价结果对比图。

具体实施方式

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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，包括以下步骤：步骤S1：首先构建DG电压支撑能力评价的多层结构，如图3所示，通过将评价问题层次化形成分级递阶多层次结构，该分级递阶多层次结构包括用于评价电压支撑能力的准则层、指标层、方案层和目标层，其中准则层指的是DG并网国家标准与行业标准，依据该标准确定指标层的指标内容，所述的指标层包含若干个DG电压支撑能力的评价指标，通过将多个评价指标进行不同的组合得出方案层中所包含的多个DG并网方案，最后将这些DG并网方案进行综合从而得到DG电压支撑评价结果。

所述DG电压支撑能力的评价指标包括低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

分布式电源DG具有一定的电压支撑能力，并网点越接近系统电压最低的节点，低电压改善情况越明显，低电压支撑能力指标

与接入点相对低电压节点的距离之间的函数关系为：

式中：ΔL_DG是DG并网点相对低电压节点的距离；ΔL_r是低电压节点与公共母线间的距离。由于中低压配网架空线路有功功率与无功功率的耦合性较强，需综合考虑功率圆内DG有功和无功出力对电压合格率的影响，因此在设计限界电压合格率

时，其计算如下：

式中：N_Cp是有功功率圆内包含节点数量；N_Up为有有功功率圆内所有电压合格的节点数量； N_Cq是无功功率圆内包含节点数量；N_Uq为无功功率圆内所有电压合格的节点数量。

当DG容量与线路不匹配时，功率损耗增大，电压支撑能力减弱，因此在设计限界功率损耗

来衡量DG容量与配电网负荷的匹配程度时，其计算如下：

式中：ΔS_DGp和ΔS_DGq分别是DG功率圆范围内的有功损耗和无功损耗；S_DG是DG接入容量。

在判断低电压支撑能力是否能够作为评价指标时，首先是对DG电压支撑能力进行分析， DG并网位置与安装容量直接决定其电压支撑能力的强弱。如图1所示，本实施例中以单辐射配电网DG并网拓扑为例，在对DG电压支撑能力进行分析时，首先建立DG并网点电压分别与安装位置和容量之间的函数关系，以选取并设计评价指标。

本实施例中设置DG并网点为m，U_j和U_j ^DG分别是节点j未接入DG前与接入后的电压，当节点编号j≤m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压U_j ^DG的计算公式一分别为：

式中：U₀为线路首端电压；ΔU_i是第i段线路的电压损耗；ΔU_Pi是第i段线路DG有功电压损耗；ΔU_DGi是仅DG供电、第i段线路的电压降；P_DG是DG的有功出力，R_i是第i段线路的电阻；Q_DG是DG的无功功出力，X_i是第i段线路的电抗；ΔU_Qi是第i段线路DG无功电压损耗；U_i-1是节点 i-1的电压。

当节点编号j>m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压U_j ^DG的计算公式二分别为：

式中：U_m是未接入DG前节点m的电压；ΔU_m ^DG是DG并网前后节点m电压增量。

根据公式(4)、(5)可得：①DG并网点越接近线路末端(单辐射配电网末端即低电压节点)，各段线路电压损耗总和越小，DG电压支撑能力越强；②DG对不同节点的电压支撑能力各不相同，其接入位置对线路损耗的影响也不相同，据叠加原理，当j≤m时，DG功率方向与原配电网功率方向相反，电压损耗减少；当j>m时，DG功率方向与原配电网功率方向相同，线路损耗增大。③DG有功、无功容量越大，线路电压损耗越小，电压支撑能力越强。综上可知，低电压支撑能力、功率损耗可作为DG电压支撑能力的评价指标；此外电压合格率可反映DG对配电网电能质量的影响，因此也可作为评价指标之一。

由于分布式电源DG容量较小，不同接入容量下电压支撑能力影响的范围也不相同。为减弱非分布式电源供电负荷节点对评价结果的影响，减少评价指标评价的计算量，通过功率圆限制评价指标的评价范围，提高评价指标的灵敏性。如图2所示，本实施例中，以DG并网点为圆心、无功功率为横坐标、有功功率为纵坐标建立坐标系，并以恒功率因数0.85控制的并网DG为例分析功率圆。具体为首先以DG最大有功为半径做负荷功率圆，该负荷功率圆的半径计算公式为：

式中：P_i和Q_i分别是节点i的负荷有功功率和无功功率；P_i ^y和Q_i ^x分别是节点i的负荷在功率圆中的有功和无功功率；R_loadi是节点i的功率圆半径。

然后根据功率因数0.85确定负荷功率圆的影响范围，即图2中阴影部分。其次是计算以并网点为圆心的负荷节点坐标，该负荷节点的坐标(x_i,y_i)计算公式如下：

式中：x_i和y_i分别是功率圆中节点i的横、纵坐标。

通过公式(6)和(7)确定负荷节点坐标，最后标记负荷功率圆影响范围(即阴影部分)内的负荷节点作为有效评价节点，用以评价DG电压支撑能力。

步骤S2：选取DG电压支撑能力的评价指标内的判别标度，将评价指标的值域设定在一个区间范围，根据评价指标内不同级别的评价标度对区间范围进行等分以得到层次分析判别标度表。本实施例中，将低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

的值域区间均为[0，1]，并对应指标内9种级别评价标度将该值域区间等分成9等份，可得到如表1所示的层次分析判别标度表。

表1 层次分析矩阵判别标度

由此可根据表1确定第i个节点的指标(

或

)Z_i对应的标度S_i，计算n×n阶电压支撑判别矩阵D₁：

通过公式(1)、(2)、(3)分别得到对应的指标值

和

归一化后，由公式(8)得到指标内判别矩阵D₁，然后计算电压支撑判别矩阵D₁最大特征值的特征向量，从而分别得到低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

对应的层次评价得分α_i、β_i和χ_i。

步骤S3：计算DG电压支撑能力的评价指标的指标间权重系数，基于步骤S2中评价指标值域的区间范围，根据低电压节点位置和配电线路电压偏移量确定评价指标间判别标度，从而得到指标间判别矩阵。最后计算指标间判别矩阵最大特征值的特征向量，即为指标间权重系数。如图4所示，由公式(4)可知，分布式电源DG越接近线路末端，线路功率损耗越少，对比低电压节点与线路末端距离可确定低电压支撑能力

和限界功率损耗

的判别标度，对比配电线路电压偏移与电压合格率边界可确定限界电压合格率

的判别标度。

所述低电压支撑能力指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₁为低电压支撑能力指标

的判别标度，L_umin是低电压节点与母线间距离；L_max是配电线路始端至末端最长距离。

所述限界电压合格率指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₂是限界电压合格率指标

的判别标度；Δn₁是电压最大偏移值对应的判别标度；Δn₂是电压最小偏移值对应的判别标度。

所述限界功率损耗指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₃是限界功率损耗指标

的判别标度。

所述指标间判别矩阵D₂的计算公式为：

式中：η_T1和η_T2均为指标判别标度，T1和T2均取1、2、3，即将η₁、η₂和η₃代入公式(12)中，从而得到指标间判别矩阵D₂，计算指标间判别矩阵D₂最大特征值的特征向量，即分别为评价指标间权重系数δ₁、δ₂、δ₃。

步骤S4：结合步骤S2中的指标内的层次分析评价得分和步骤S3中的指标间权重系数计算出线路节点接入的DG电压支撑能力，从而实现对该DG电压支撑能力的强弱进行评价。所述DG电压支撑能力的计算公式为：

ρ_i＝δ₁α_i+δ₂β_i+δ₃χ_i (13)。

本实施例中是基于层次分析法评价DG电压支撑能力。层次分析评价作为一种多目标、多准则的系统评价方法，可按照分解评价指标、比较权重、综合思维的方式评价DG电压支撑能力。其中指标内判别标度的选取与指标间权重的计算是层次分析法的关键，通过9等分指标值域，对应指标内9种级别评价标度，从DG并网位置、电能质量好坏、线路损耗程度等确定指标间权重系数，进而评价DG电压支撑能力的强弱。

为验证层次分析法评价DG电压支撑能力的合理性，本实施例中采用算例分析的方式进行验证，包括评价指标性能分析和改进层次分析法电压支撑能力分析，从而得出DG接入位置和容量与DG电压支撑能力之间的关系，为分布式电源DG的选址定容、辅助决策提供理论基础和技术支撑。

所述的算例分析是基于Matpower软件搭建某实际43节点中压配电网模型，进行算例仿真，该系统的电压等级为10.5kV，总有功负荷和无功负荷分别是2160kW和1538kvar，其网络接线图如图5所示。本实施例中，风电和光伏的安装节点分别为40、41、42和43，分布式电源DG的配置参数如表2：

表2 中压配电网DG配置信息

所述的评价指标性能分析包括DG低电压支撑能力有效性验证和限界功率圆的性能验证。 DG低电压支撑能力有效性验证是在馈线末端28节点接入容量为500kW的分布式电源DG，电压最低点由节点28转移到节点18，使整条线路的电压水平提升，通过依次将分布式电源DG 接入节点1至39来验证低电压节点的电压变化与评价结果是否一致，通过将节点18电压标幺值并以其极大值为分母做归1化处理，以便于与电压支撑能力在同一标度下进行对比。除图5中10-11支线外，指标值与电压值变化趋势基本一致，DG并网位置越接近低电压节点，电压支撑能力越强，从而得出低电压支撑能力指标

能较好地反映DG改善配电线路低电压的能力，可为线路供电能力提升提供理论参考。如图6所示，馈线10-11支线(节点29至39) 范围内低电压支撑能力指标

的变化趋势与仿真结果的实际电压变化趋势不一致，这是因为 DG容量通常较小，其电压支撑能力影响范围有限，可知低电压支撑能力指标

应限定评价范围。

所述的限界功率圆的性能验证是将容量为150kW的DG采用恒功率因数0.85控制并依次接入39个节点，通过对比有功率圆限制和无功率圆限制的条件下的电压合格率、损耗率指标，得出功率圆的限制条件会增强评价指标对电压大小变化的敏感性，其结果如图7中的(a)和 (b)所示，可知有功率圆限制的指标评价结果方差大于无功率圆限制，表明有功率圆限制的指标评价波动性更大，即功率圆的限制条件增强了指标对电压大小变化的敏感性，体现了DG 电压支撑的随机性与波动性。

所述的改进层次分析法电压支撑能力分析包括改进层次分析法的评价结果，本实施例中，配电网馈线电压合格率为69.23％，节点28接入500kW小水电并与公共母线同时对馈线1供电，节点18电压最低为0.9471p.u.，待接入DG容量为400kW，并采用恒定功率因数0.85控制方式并网。改进层次分析法的评价结果又分为单指标电压支撑能力评价和指标间层次分析。单指标电压支撑能力评价是根据公式(8)分别对低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

三个指标的支撑能力评价打分，其结果如图8所示。对比低电压支撑能力指标

和限界功率损耗指标

可知，DG低电压支撑能力越强，功率损耗越低，且DG 低电压支撑能力以低电压节点为轴心，向两侧逐渐减小，DG功率损耗支撑能力沿线路均匀分布，但线路始端和末端支撑能力较弱。对比限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

可知，DG安装容量越大，功率损耗越大；DG越接近小水电，其容量越大，功率损耗也显著增大。对比低电压支撑能力指标

和限界电压合格率指标

可知，DG接入位置靠近电源点时，电压合格支撑能力较强，但低电压支撑能力相对减小。所述指标间层次分析是根据公式(9) ～(12)建立指标判别矩阵，如表3所示，计算得到三个评价指标的权重系数分别为δ₁＝0.2761、δ₂＝0.5463、δ₃＝0.1776。

表3 指标判别矩阵

为验证改进层次分析法能够合理的评价DG电压支撑能力，与传统层次分析评价法的结果对比如图9所示。根据传统AHP方法的评价结果可知，DG接入节点17至20时电压支撑能力较好；根据图8中评价指标2电压合格率支撑能力分析，DG接入节点17至20后，馈线电压合格率的改善情况弱于DG接入节点22至27；根据改进AHP评价结果可知，DG接入节点22至27时电压支撑能力较强，再对比图8中的电压合格率支撑能力分析，可得知该评价结果与实际情况相符。由于低电压支撑能力指标与限界损耗率指标共同作用，节点22至 27的评价分值依次减小，表明低电压支撑能力减小或损耗增大。综上，改进AHP电压支撑能力评价方法能够反映DG电压支撑能力，为提升线路供电能力提供参考。

所述改进层次分析法电压支撑能力分析还包括中压配电网DG电压支撑能力评价。从图5 中可知，中压配网主线路低电压节点在18节点，10-11支线低电压位于39节点，不同主线与支线接入DG指标间权重系数是不同的。主线路接入DG1和DG2的评价权重系数分别为δ₁＝0.375、δ₂＝0.5、δ₃＝0.125，支线DG接入DG3和DG4的评价权重系数分别为δ₁'＝0.167、δ₂'＝0.67、δ₃'＝0.167。根据公式(1)～(3)、(8)～(12)计算DG电压支撑能力，如表4所示：

表4 DG电压支撑能力评价得分

可知安装容量相同的DG越接近低电压位置，其电压支撑能力越强，且DG1的电压支撑能力大于DG2的电压支撑能力。远离低电压位置的DG通过增大安装容量提升电压支撑能力，如 400kW的DG3的电压支撑能力大于150kW的DG4的电压支撑能力。综上，DG电压支撑能力不仅与接入容量有关，而且与接入馈线的位置有关。改进AHP方法可较好的评价DG电压支撑能力。

本实施例中，为量化评估分布式电源DG的电压支撑能力，提高配电网供电质量，从并网位置、电能质量和容量匹配角度设计出一种基于层次分析法的DG电压支撑能力评价方法，为DG选址定容、辅助决策提供理论基础和技术支撑。通过理论分析与算例验证，可得出结论如下：①DG低电压支撑能力的评价指标能较好地反映配电线路低电压改善情况，DG并网点越接近低电压位置，对于系统的电压支撑能力越强；②基于功率圆的限界电压合格率与限界功率损耗指标，能有效限制DG供电能力范围外的节点影响评价结果，提高指标评价的灵敏度；③改进层次分析法权重系数算法，基于配电线路供电能力量化计算指标间权重系数，综合评价DG电压支撑能力，其评价结果可用于DG并网规划和选址定容。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：构建DG电压支撑能力评价的多层结构，将评价问题层次化形成分级递阶多层次结构，分级递阶多层次结构包括用于评价电压支撑能力的准则层、指标层、方案层和目标层，所述的指标层包含DG电压支撑能力的评价指标；

步骤S2：选取DG电压支撑能力的评价指标内的判别标度，将评价指标的值域设定在一个区间范围，根据评价指标内不同级别的评价标度对区间范围进行等分以得到层次分析判别标度表，根据层次分析判别标度表得出各评价指标所对应的标度，然后根据各评价指标所对应的标度计算出电压支撑判别矩阵，最后计算电压支撑判别矩阵最大特征值的特征向量，即为指标内的层次分析评价得分；

步骤S3：计算DG电压支撑能力的评价指标的指标间权重系数，基于步骤S2中评价指标值域的区间范围，根据低电压节点位置和配电线路电压偏移量确定评价指标间判别标度，从而得到指标间判别矩阵，计算指标间判别矩阵最大特征值的特征向量，即为指标间权重系数；

步骤S4：结合步骤S2中的指标内的层次分析评价得分和步骤S3中的指标间权重系数计算出线路节点接入的DG电压支撑能力，从而实现对DG电压支撑能力的强弱进行评价。

2.根据权利要求1所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述DG电压支撑能力的评价指标包括低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

其中低电压支撑能力指标

与接入点相对低电压节点的距离之间的函数关系为：

式中：ΔL_DG是DG并网点相对低电压节点的距离；ΔL_r是低电压节点与公共母线间的距离；

所述限界电压合格率指标

的计算公式为：

式中：N_Cp是有功功率圆内包含节点数量；N_Up为有有功功率圆内所有电压合格的节点数量；N_Cq是无功功率圆内包含节点数量；N_Uq为无功功率圆内所有电压合格的节点数量；所述限界功率损耗指标

用于衡量DG容量与配电网负荷的匹配程度，其计算公式为：

式中：ΔS_DGp和ΔS_DGq分别是DG功率圆范围内的有功损耗和无功损耗；S_DG是DG接入容量。

3.根据权利要求2所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：判断低电压支撑能力指标

时，首先建立DG并网点电压分别与安装位置和容量之间的函数关系，设置DG并网点为m，U_j和

分别是节点j未接入DG前与接入后的电压，当节点编号j≤m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压

的计算公式一分别为：

式中：U₀为线路首端电压；ΔU_i是第i段线路的电压损耗；ΔU_Pi是第i段线路DG有功电压损耗；ΔU_DGi是仅DG供电、第i段线路的电压降；P_DG是DG的有功出力，R_i是第i段线路的电阻；Q_DG是DG的无功功出力，X_i是第i段线路的电抗；ΔU_Qi是第i段线路DG无功电压损耗；U_i-1是节点i-1的电压；

当节点编号j>m时，节点j未接入DG前的电压U_j和接入DG后的电压

的计算公式二分别为：

式中：U_m是未接入DG前节点m的电压；ΔU_m ^DG是DG并网前后节点m电压增量。

4.根据权利要求2所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

中的功率圆均为负荷功率圆，负荷功率圆的半径计算公式为：

式中：P_i和Q_i分别是节点i的负荷有功功率和无功功率；

和

分别是节点i的负荷在功率圆中的有功和无功功率；R_loadi是节点i的功率圆半径；

负荷节点的坐标(x_i,y_i)计算公式如下：

式中：x_i和y_i分别是功率圆中节点i的横、纵坐标。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述低电压支撑能力指标

限界电压合格率指标

和限界功率损耗指标

的值域区间均为[0，1]且均被等分成9等份；根据层次分析判别标度表确定第i个节点的指标Z_i对应的标度S_i，计算n×n阶电压支撑判别矩阵D₁：

计算电压支撑判别矩阵D₁最大特征值的特征向量，即分别为指标内的层次评价得分α_i、β_i和χ_i。

6.根据权利要求5所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述低电压支撑能力指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₁为低电压支撑能力指标

的判别标度，L_umin是低电压节点与母线间距离；L_max是配电线路始端至末端最长距离；

所述限界电压合格率指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₂是限界电压合格率指标

的判别标度；Δn₁是电压最大偏移值对应的判别标度；Δn₂是电压最小偏移值对应的判别标度；

所述限界功率损耗指标

的判别标度计算公式为：

式中：η₃是限界功率损耗指标

的判别标度。

7.根据权利要求6所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述指标间判别矩阵D₂的计算公式为：

式中：η_T1和η_T2均为指标判别标度，T1和T2均取1、2、3，计算指标间判别矩阵D₂的最大特征值的特征向量，即分别为评价指标间权重系数δ₁、δ₂、δ₃。

8.根据权利要求7所述的分布式电源电压支撑能力的综合评价方法，其特征在于：所述DG电压支撑能力的计算公式为：

ρ_i＝δ₁α_i+δ₂β_i+δ₃χ_i (13)。

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