分布式電源的配電系統(tǒng)電能質(zhì)量概率評(píng)估

摘 要：在可再生資源等新型能源不斷得到開發(fā)和有效利用的刺激下，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中分布式電源得到了廣泛的應(yīng)用，人們?cè)谙硎芷涮峁┑谋憷耐瑫r(shí)也面臨著新的問(wèn)題，例如對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量構(gòu)成影響的因素變得更多，所以結(jié)合現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)成果確定能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量進(jìn)行有效評(píng)估的方法成為現(xiàn)階段人們共同關(guān)注的問(wèn)題，文章以此為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)分布式電源的配電系統(tǒng)電能電壓質(zhì)量的概率評(píng)估、基于馬爾可夫鏈-蒙特卡羅法的系統(tǒng)諧波概率評(píng)估和分布式電源配電系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合概率評(píng)估三個(gè)方面結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)展開分析，為推動(dòng)分布式電源在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，提升配電系統(tǒng)電能質(zhì)量作出努力。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電系統(tǒng)；電能質(zhì)量；概率評(píng)估

前言

由于配電系統(tǒng)中分布式電源輸出具有隨機(jī)性且負(fù)荷會(huì)發(fā)生隨機(jī)變化，所以其節(jié)點(diǎn)電壓的相關(guān)概率特征值需要被準(zhǔn)確評(píng)估，以此保證系統(tǒng)電能的質(zhì)量，現(xiàn)階段隨著人們生產(chǎn)生活水平的提升，對(duì)電能質(zhì)量設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)逐漸升高，所以分布式電源的配電系統(tǒng)電能質(zhì)量概率評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 分布式電源的配電系統(tǒng)電能電壓質(zhì)量的概率評(píng)估

分布式電源受外界環(huán)境隨機(jī)波動(dòng)的影響其輸出功率會(huì)發(fā)生隨機(jī)波動(dòng)，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生隨機(jī)變化，而傳統(tǒng)的電能質(zhì)量評(píng)估方法在此中應(yīng)用會(huì)非常復(fù)雜，文章將概率潮流思想引入，其常規(guī)解法分為模擬、分析、近似三種，文章選用近似法中的點(diǎn)估計(jì)法對(duì)分布式電源的配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行概率評(píng)估，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出概率模型為：

其中up代表有功功率的均值，？滓2P代表有功功率的方差[1]。將點(diǎn)估計(jì)法代入進(jìn)行概率潮流的求解，可得出隨機(jī)變量Xi規(guī)格化的第j階中心距等于Xi變量在M函數(shù)上的概率與其點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差之間的比值，而隨機(jī)變量Xi規(guī)格化的第j階中心距等于Xi變量在M函數(shù)上的概率可以表示成

由此可以獲取隨機(jī)變量的偏度系數(shù)，此時(shí)將改進(jìn)型2n點(diǎn)估計(jì)法帶入其中，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲取估計(jì)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置系數(shù)和概率，在此基礎(chǔ)上將隨機(jī)變量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差代入xi，j=？滋i+？孜i，k？滓i中，其中ui代表均值，？滓i代表標(biāo)準(zhǔn)差，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率估計(jì)點(diǎn)的取值[2]。獲取配電系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于不同注入功率時(shí)的電壓值，及其相應(yīng)的概率，將其帶入電力系統(tǒng)概率潮流方程的求解公式，可計(jì)算出最終的節(jié)點(diǎn)電壓統(tǒng)計(jì)值，根據(jù)隨機(jī)變量的各階半不變量可以用不高于自己階數(shù)的各階距表示，獲取各階半不變量，再利用Cornish-Fisher級(jí)數(shù)展開可對(duì)概率分布函數(shù)上的分為點(diǎn)進(jìn)行表示，獲取最終各個(gè)概率分布函數(shù)值，依次確定各節(jié)點(diǎn)電壓越限的概率。

2 基于馬爾可夫鏈-蒙特卡羅法的系統(tǒng)諧波概率評(píng)估

配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，受接入系統(tǒng)負(fù)荷中以諧波源形式存在的非線性負(fù)荷的影響，會(huì)使其自身產(chǎn)生諧波電流，影響其電能的質(zhì)量，而分布式電源作為利用電力電子變流設(shè)備實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)相連接的設(shè)備，使原本諧波值固定的諧波源開始產(chǎn)生隨機(jī)的波動(dòng)，使其產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題更加嚴(yán)重，在外界環(huán)境的影響下，其除隨機(jī)性外又具有了動(dòng)態(tài)性的特征，由于諧波電流會(huì)受到諧波次數(shù)、個(gè)體諧波負(fù)荷源比例、個(gè)體大小等因素的影響，所以綜合負(fù)荷種的非線性負(fù)荷諧波電流可以表示為dfh·■（ai·Ih（i）），其中m代表個(gè)體諧波的總數(shù)量，h代表產(chǎn)生諧波電流的次數(shù)，dfh代表種類因數(shù)，ai代表權(quán)重系數(shù)，Ih（i）代表獨(dú)立的諧波源所對(duì)應(yīng)的諧波電流[3]。由于線性負(fù)荷對(duì)諧波電流的畸形等級(jí)產(chǎn)生直接的影響，所以綜合負(fù)荷種非線性負(fù)荷的功率需求量的參與因數(shù)與綜合負(fù)荷種的非線性負(fù)荷諧波電流的乘積就可視為總和負(fù)荷中非線性負(fù)荷與線性負(fù)荷所占總負(fù)荷比例對(duì)某點(diǎn)的諧波注入電流所產(chǎn)生的影響，馬爾可夫鏈蒙特卡羅法其以Bayes公式為基礎(chǔ)，可以較理想的解決高維概率分布抽樣問(wèn)題，利用其進(jìn)行分布式電源的配電系統(tǒng)電能質(zhì)量概率評(píng)估，在獲取電流概率模型的基礎(chǔ)上，對(duì)分布進(jìn)行抽樣，計(jì)算出其與基波電流比值的標(biāo)準(zhǔn)差和均差，在初值確定的情況下，進(jìn)行連續(xù)的迭代，直至形成馬爾科夫鏈的平穩(wěn)分布，并結(jié)合后面相關(guān)狀態(tài)可以對(duì)函數(shù)期望值進(jìn)行估計(jì)的原理，獲取其概率統(tǒng)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，由此使分布式電源配電系統(tǒng)電能存在的諧波問(wèn)題得以有效的評(píng)估。

3 分布式電源配電系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合概率評(píng)估

電能質(zhì)量綜合評(píng)估可分為單項(xiàng)和多項(xiàng)兩種，其中多項(xiàng)可以對(duì)電網(wǎng)或系統(tǒng)整體或其中某部分在一段時(shí)間內(nèi)的供電狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，而且直接顯示出負(fù)荷用電設(shè)備的運(yùn)行性能和工作狀態(tài)，所以是現(xiàn)階段電能質(zhì)量綜合評(píng)估的主要方法，模糊數(shù)學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、物源分析法等都是其較常使用的評(píng)估方法，考慮權(quán)重計(jì)算對(duì)主觀意見的依賴，熵值賦權(quán)法也得到了廣泛的應(yīng)用，以樣本集約化的熵權(quán)法為基礎(chǔ)的電能質(zhì)量評(píng)估，為避免“維數(shù)禍根”的出現(xiàn)，使用“集中約束”，并對(duì)涵蓋率數(shù)值的指標(biāo)進(jìn)行處理，簡(jiǎn)化過(guò)于復(fù)雜的隨機(jī)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)高維空間點(diǎn)以投射的方式變換至低維空間，使用投影尋蹤法[4]。EZ代表Zi的均值，Zi為xij的投影值，xij代表第i個(gè)樣本中第j個(gè)指標(biāo)，（a）等于反應(yīng)樣本集xij相對(duì)應(yīng)等級(jí)yi之間的相關(guān)系數(shù)，分布式電源配電系統(tǒng)中要保證電能質(zhì)量，要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各條供電饋線進(jìn)行準(zhǔn)確全面的評(píng)估，而受分布式電源高滲透性的影響，需要結(jié)合分布式電源的特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，尤其是其不同的能源形式，所以綜合性評(píng)估要針對(duì)供電饋線和分布式電源接入點(diǎn)兩個(gè)方面，以我國(guó)各個(gè)等級(jí)的電能質(zhì)量指標(biāo)為依據(jù)，選取質(zhì)量指標(biāo)樣本對(duì)應(yīng)的指標(biāo)元素和等級(jí)數(shù)值，在對(duì)其歸一化處理后，可以消除指標(biāo)之間的量綱影響，將其帶入投影尋蹤法的投影目標(biāo)函數(shù)，并求解，獲取所有相關(guān)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的投影方向，換言之獲取數(shù)據(jù)綜合集約化的系數(shù)，確定集約化后配電系統(tǒng)質(zhì)量綜合貢獻(xiàn)值，對(duì)其修正后獲取修正后的投影值，進(jìn)而對(duì)分布式電源的各條供電饋線和分布式電源特點(diǎn)進(jìn)行綜合的概率評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的綜合評(píng)估。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，分布式電源的配電系統(tǒng)電能質(zhì)量概率評(píng)估是分布式電源廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)過(guò)程中所產(chǎn)生的新問(wèn)題，如果得不到有效的解決，將不能保證電能質(zhì)量滿足人們的實(shí)際需求，不利于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而具體的概率評(píng)估又要結(jié)合影響電能質(zhì)量的相關(guān)因素共同進(jìn)行，所以整個(gè)過(guò)程較復(fù)雜，應(yīng)以發(fā)展的眼光對(duì)待。

參考文獻(xiàn)

[1]王昌照.含分布式電源配電網(wǎng)故障恢復(fù)與可靠性評(píng)估研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2015.

[2]劉宣宣.分布式電源對(duì)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的作用機(jī)理研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2007.

[3]張?chǎng)?含分布式電源的配電系統(tǒng)概率可靠性評(píng)估[D].天津：天津大學(xué)，2014.

[4]張 ，李庚銀，魏軍強(qiáng).考慮分布式電源隨機(jī)特性的配電網(wǎng)電壓質(zhì)量概率評(píng)估[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，13：150-156.