一种大规模分布式光伏并网对配网安全评价及预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大规模分布式光伏并网对配网安全评价及预警方法，属于光伏发 电技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前国内尚没有针对分布式光伏接入配电网安全评估及预警的有效防范手段，但 近年来，新能源发电产业不断兴起，基于分布式光伏发电其特殊的发电方式及补贴政策，亦 催生出很多新型的接入方式，对电网企业的运行维护和安全检修工作提出了更高的要求。 与传统能源的发电特性不同，分布式新能源的接入、运行、维护暂未有统一的标准，目前只 依赖于"事后弥补"的措施难以真正做到可持续发展。
[0003] 然而，分布式光伏接入电网形式不同、技术要求差异大，在接入设计手段、并网安 全体系、安全检修技术等方面尚未成熟，增加了电网在安全、稳定、可靠运行方面的风险。国 内对分布式光伏大规模接入问题方面的研究刚刚起步，分布式光伏发电并网对配网安全评 价技术体系有待构建，故障分析、安全评估工具存在缺失；我国分布式光伏过去多以小容量 试点独立运行为主，缺乏配电网并网安全运行管理经验；分布式光伏发电接入电网的相关 规范不够完善，对规划和安全运行的指导作用有限。
[0004] 大规模分布式光伏发电系统接入配电网的评估是典型多属性综合决策问题，光伏 电站引起配电网的电能质量问题是其对配电网影响的主要方面之一。对电能质量进行综合 评估得出的量化描述结果，可以作为用户选择供电服务的依据，有利于最终实现电能按质 定价。其次，为了更好的进行分布式光伏并网安全性评价，针对电能质量，以往主要采用以 下四种技术方案：
[0005] 1)将层次分析法和模糊方法相结合，先通过AHP得到主观权值，再对主观权值进 行修正形成综合权重，最后利用模糊综合评判对并网点的电能质量各数据指标进行评估；
[0006] 2)将基于遗传算法的投影寻踪理论用于电能质量评估，利用投影寻踪理论将多指 标问题转化为单一投影方向，根据最佳投影值及其对应等级的关系构建用于电能质量综合 评估的遗传投影寻踪插值模型；
[0007] 3)将物元分析理论用于电能质量的评估中，同时构建电能质量综合评估的物元分 析模型；
[0008] 4)基于改进的灰色关联投影原理，通过层次分析和熵权法组合赋权确定权重，采 用改进分辨系数的灰色关联投影法进行综合评估，从而改善电能质量评价的客观性。
[0009] 然而，实际运行中光伏并网发电站不仅对配电网电能质量产生影响，还将在运行 调度和节能减排中发挥作用，因此，如何建立一套完整的分布式新能源对配电网安全运行 的评估体系，目前国内外仍未见相关研究成果。此外，目前对于分布式光伏运行的新特点， 还没有实现快速准确的安全预警方法。
【发明内容】
[0010] 为了解决目前分布式光伏发电大规模接入配电网后引起的电网安全运行问题，本 发明基于多个角度研究分布式光伏电站对配电网影响及效益，提供一种大规模区域分布式 光伏并网对配网安全评价及预警方法，从而为分布式光伏并网发电的运行控制和考核评价 提供重要依据，提升国网公司对分布式光伏发电的安全运行管理能力。
[0011] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0012] -种大规模分布式光伏并网对配网安全评价及预警方法，包括以下步骤：
[0013] (1)确定分布式光伏接入配电网安全评估指标，采集分布式光伏发电数据，并根据 各安全评估指标计算公式对指标数据进行规一化处理；
[0014] (2)利用基于证据理论的群体赋权方法，通过相似度指数确定和证据合并，确定各 安全评估指标的单项常权；
[0015] (3)对所述步骤（2)确定的各安全评估指标的单项常权进行筛选变权，即当指标 两极变化时均不影响配电网的正常运行时采用激励型变权综合，当指标对配电网运行有很 大影响时，需对其进行惩罚型变权综合；
[0016] (4)通过建立标准状态矩阵、待评估样本向量，计算得出关联系数，从而得出各安 全评估指标的关联度矩阵；
[0017] (5)结合所述步骤（3)的结果和所述步骤（4)的关联度矩阵，利用灰色关联分析法 对各安全评估指标进行综合评估，并输出结果；
[0018] (6)针对所述步骤（2)中的安全评估指标赋权结果，按照时间段对所述步骤（1)中 指标归一化处理后的数据进行划分，每个时间段对应一个样本数据集；
[0019] (7)对每个时间段内的样本数据集进行抽样，构建样本集合并进行聚类分析得到 若干簇，然后计算所述聚类分析后簇中各个数据项的属性值辨识度、属性辨识度、属性值重 要性和属性重要性；
[0020] (8)分别根据所述步骤（7)计算的每个数据项的属性值辨识度、属性辨识度、属性 值重要性和属性重要性对数据进行排序，选取若干数据作为降维后保留的数据；
[0021] (9)对降维后的全体样本数据进行聚类，将聚类得到的簇作为样本的标签，对样本 进行标注；
[0022] (10)计算所述步骤（9)中已标注的样本的每个数据的设定检测指标，然后构建每 个数据的每一个检测指标在各个时间段的常态区域；
[0023] (11)针对所述步骤（3)中计算出的指标的单项常权，如果该项指标单相权值超出 相应的常态区域，则对其进行监控并计算该项指标的下一时刻的指标单项常权，如果继续 超出相应的常态区域，则对该数据的该项监控指标进行预警。
[0024] 前述的步骤（1)的分布式光伏接入配电网安全评估指标包括发电指标、供电指 标、节能减排指标、电压质量指标、谐波畸变指标和功率变化指标。
[0025] 前述的电压质量指标包括：
[0026] 电压偏差指标X211，计算公式为：
[0027]
[0028] 其中，AUu和AUd为评估时间段内的电压偏差的上、下最大偏差，AU_和AUmin 为电压上、下偏差的限值；
[0029] 电压波动指标X212，计算公式为：
[0030]
W
[0031] 其中，d_为电压汲动|很值，da，db，d。分别为a、b、c三相电压波动实测值；
[0032] 三相不平衡度指标计算公式为：
[0033](3:) irrnx
[0034]其中，和e分别为三相电压不平衡度限值和实测值；
[0035] 电压暂升指标与暂降指标X^，计算公式为：
[0036](6) I1UOA
AlliOA.
[0037] 其中，AUmax、AU_j别为电压暂升和电压暂降的限值，AUpAUS分别为电压暂 升和电压暂降的实测值；
[0038] 颇銮偏差指标X""i+笪公式为，
[0039]
(8)
[0040] 其中，Afu和Afd为评估时间段内的频率上、下最大偏差，Afnax和Af_为频率 上、下偏差的限值。
[0041] 前述的谐波畸变指标包括电压总谐波畸变率指标x221和电流总谐波畸变率指标 &22，
[0042] 电压总谐波畸变率THDU和电流总谐波畸变率THD为：
[0043]THDU=max(THDua,THDub,THDUC) (9)
[0044]THD, =max(THDla,THDlb,THD1C)
[0045] 其中，THDua，THDub，THDUC分别为a,b，c三相电压谐波畸变率，THDla，THDlb，THD1C分别 为a，b，c三相电流谐波畸变率，总谐波畸变率是选取各相谐波畸变率中最大的一个，则，电 压谐波畸变率指标X221和电流谐波畸变率指标X222为：
[0046]
[0047] 其中，THD_#THD_分别为电压总谐波畸变率和电流总谐波畸变率的最大上限 值。
[0048] 前述的发电指标包括有功功率指标，无功功率指标，发电效率指标，功率因数指 标，有功发电量指标和无功发电量指标，所述功率变化指标包括有功功率变化率指标和有 功功率波动率指标，计算如下：
[0049] 有功功率指标XnJP无功功率指标X112利用光伏并网发电站的实测有功和无功功 率，与发电站的额定容量的比值作为归一化的指标值；
[0050]有功发电量指标X115，无功发电量指标X116和有功功率变化率指标X231，有功功率波 动率指标X232以光伏发电站历史量测数据中评估时间段内的发电量最大值为基准进行归一 化计算；
[0051] 功率因数指标X114为：
[0052]
U2)
[0053] 其中，PF为评估时间段的平均功率因数