电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法及相关设备与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及电网适应性并网变流器综合赋 权性能评估方法及相关设备。


背景技术：

2.随着各类分布式电源、电动汽车充电设施以及大容量冶炼负荷等的推广 应用，现代配电网呈现出多源、多变换和强非线性的特征。在这种背景下， 电力电子开关由于其可以快速开通关断的特性，得到了大规模运用。随着电 力电子技术的进步，以静止无功发生器(static var generator,svg)、有源电力 滤波器(active powerfilter,apf)等电能质量治理设备为代表的并网变流器，成 为配电网中的重要角色。
3.但并网变流器在提高生产力的同时，也带来了许多电能质量问题，由于 并网变流器性能指标以及实用场景的复杂性，当前领域缺乏对设备不同补偿 性能的综合量化评估，从而难以反映设备投入实际复杂配电网的治理效果暨 对不同电网的适应性。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是 现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方 法及相关设备，旨在解决现有技术中不同环境下补偿设备的综合补偿性能量 化较差的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种电网适应性并网变流器综合赋权性能 评估方法，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法包括以下步骤：
7.对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级，构建典型场景集；
8.对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性能实测，得到不同 典型场景下性能指标；
9.对不同典型场景下性能指标进行评级，形成评判集；
10.通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵；
11.根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩阵；
12.由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的各项性能 指标主观权重；
13.基于反熵权法对并网变流器的关键性能确定相应客观权重；
14.根据各性能指标的主观权重及各性能指标的客观权重耦合计算得到综合 权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性能评估结果。
15.优选地，所述性能指标包括电压偏差、频率偏差、电压谐波及电压不平 衡；每个性能指标的评判等级包括第一级、第二级、第三级及第四级；第一 级、第二级、第三级及第四级的分数通过具体限值划分，并通过第一预设公 式对各个性能指标进行量化评分，以构建典型场景集。
16.优选地，所述第一预设公式为：
17.y＝ax+b
18.其中式中y为性能指标得分，x为被测目标并网变流器的该项性能指标测 试结果，a、b分别为评分系数，可根据具体限值确定。
19.优选地，所述根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩 阵，包括：
20.对直接影响矩阵根据第三预设公式及第四预设公式进行归一化得到规范 化直接影响矩阵；
21.第三预设公式为
22.第四预设公式为：
23.其中，n表示规范化直接影响矩阵，h
axvar
表示直接影响矩阵，a
ij
表示场 景集内性能指标。
24.优选地，所述由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，包括：
25.通过式第五预设公式将规范化影响矩阵中的各个要素的间接影响相叠 加，得到综合影响矩阵；其中，第五预设公式为：
26.t＝n(i
‑
n)
‑127.优选地，所述得到相应的各项性能指标主观权重，包括：
28.根据第六预设公式、第七预设公式式及第八预设公式分别得出各个影响 因素的影响度、被影响度、中心度，并通过第九预设公式计算出主观权重； 其中，第六预设公式为：
[0029][0030]
式中t
ij
表示各行对应要素对所有其他要素的综合影响值；第七预设公式 为：
[0031][0032]
式中t
ji
表示各列对应要素对所有其他要素的综合影响值；第八预设功能 公式为
[0033]
m
i
＝d
i
+c
i
[0034]
第九预设公式为：
[0035][0036]
优选地，所述预设规则为国家标准gb/t12326
‑
2008。
[0037]
为实现上述目的，本发明还提出一种设备，所述设备包括：存储器、处 理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行电网适应性并网变流器 综合赋权性能评估程序，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估程序 被所述处理器执行时实现如上所
述的电网适应性并网变流器综合赋权性能评 估方法的步骤。
[0038]
为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有 电网适应性并网变流器综合赋权性能评估程序，所述电网适应性并网变流器 综合赋权性能评估程序被处理器执行时实现如上所述的电网适应性并网变流 器综合赋权性能评估方法的步骤。
[0039]
为实现上述目的，本发明还提出一种电网适应性并网变流器综合赋权性 能评估装置，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估装置包括：
[0040]
分级模块，用于对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级， 构建典型场景集；
[0041]
实测模块，用于对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性能 实测，得到不同典型场景下性能指标；
[0042]
评级模块，用于对不同典型场景下性能指标进行评级，形成评判集；
[0043]
打分模块，用于通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵；
[0044]
归一化模块，用于根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影 响矩阵；
[0045]
主观权重模块，用于由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵， 得到相应的各项性能指标主观权重；
[0046]
客观权重模块，用于基于反熵权法对并网变流器的关键性能确定相应客 观权重；
[0047]
综合权重模块，用于根据各性能指标的主观权重及各性能指标的客观权 重耦合计算得到综合权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性能 评估结果。
[0048]
本发明通过对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级，构建 典型场景集，对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性能实测， 得到不同典型场景下性能指标；对不同典型场景下性能指标进行评级，形成 评判集；通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵；根据所述直接影 响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩阵，由规范化直接影响矩阵，计算 得到综合影响矩阵，得到相应的各项性能指标主观权重，再根据基于反熵权 法对并网变流器的关键性能确定相应客观权重；根据主观权重和客观权重耦 合计算得到综合权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性能评估 结果。本方法在对主观权重进行处理后再与客观权重进行耦合，极大程度降 低了主观因素对设备评价的影响，使得评估结果更能反映不同环境下补偿设 备的综合补偿性能。
附图说明
[0049]
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
[0050]
图2是本发明电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法第一实施例 的流程示意图。
[0051]
图3是本发明电网适应性并网变流器综合赋权性能评估装置第一实施例 的模块示意图。
[0052]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。
具体实施方式
[0053]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发
明。
[0054]
下面结合图1
‑
图3描述本发明的技术方案。
[0055]
图1示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图1所示，该电子设备 可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存 储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储 器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830 中的逻辑指令，以执行电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法，该方 法包括：
[0056]
对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级，构建典型场景集；
[0057]
对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性能实测，得到不同 典型场景下性能指标；
[0058]
对不同典型场景下性能指标进行评级，形成评判集；
[0059]
通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵；
[0060]
根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩阵；
[0061]
由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的各项性能 指标主观权重；
[0062]
基于反熵权法对并网变流器的关键性能确定相应客观权重；
[0063]
根据各性能指标的主观权重及各性能指标的客观权重耦合计算得到综合 权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性能评估结果。
[0064]
优选地，所述性能指标包括电压偏差、频率偏差、电压谐波及电压不平 衡；每个性能指标的评判等级包括第一级、第二级、第三级及第四级；第一 级、第二级、第三级及第四级的分数通过具体限值划分，并通过第一预设公 式对各个性能指标进行量化评分，以构建典型场景集。
[0065]
优选地，所述第一预设公式为：
[0066]
y＝ax+b
[0067]
其中式中y为性能指标得分，x为被测目标并网变流器的该项性能指标测 试结果，a、b分别为评分系数，可根据具体限值确定。
[0068]
优选地，所述根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩 阵，包括：
[0069]
对直接影响矩阵根据第三预设公式及第四预设公式进行归一化得到规范 化直接影响矩阵；
[0070]
第三预设公式为
[0071]
第四预设公式为：
[0072]
其中，n表示规范化直接影响矩阵，h
axvar
表示直接影响矩阵，a
ij
表示场 景集内性能指标。
[0073]
优选地，所述由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，包括：
[0074]
通过式第五预设公式将规范化影响矩阵中的各个要素的间接影响相叠 加，得到
综合影响矩阵；其中，第五预设公式为：
[0075]
t＝n(i
‑
n)
‑1[0076]
优选地，所述得到相应的各项性能指标主观权重，包括：
[0077]
根据第六预设公式、第七预设公式式及第八预设公式分别得出各个影响 因素的影响度、被影响度、中心度，并通过第九预设公式计算出主观权重； 其中，第六预设公式为：
[0078][0079]
式中t
ij
表示各行对应要素对所有其他要素的综合影响值；第七预设公式 为：
[0080][0081]
式中t
ji
表示各列对应要素对所有其他要素的综合影响值；第八预设功能 公式为
[0082]
m
i
＝d
i
+c
i
[0083]
第九预设公式为：
[0084][0085]
优选地，所述预设规则为国家标准gb/t12326
‑
2008。
[0086]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实 现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质 中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献 的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方 法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储 器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random accessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0087]
基于上述硬件结构，提出本发明电网适应性并网变流器综合赋权性能评 估方法的实施例。
[0088]
参照图2，图2为本发明电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法第 一实施例的流程示意图。
[0089]
在第一实施例中，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估方法包 括以下步骤：
[0090]
步骤s10：对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级，构建典 型场景集。
[0091]
对面向并网变流器性能指标的典型场景在国家标准gb/t12326
‑
2008中分 级。本实施例中，性能指标包含电压偏差、频率偏差、电压谐波及电压不平 衡四种典型场景，以构建覆盖不同类适应性指标的典型电网场景集s。具体分 级方法参照表1：
[0092]
表1典型适应性场景分级结果
[0093][0094]
步骤s20：对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性能实测， 得到不同典型场景下性能指标。
[0095]
以有源型电力滤波器(apf)为例，测试指标包括设备损耗e
i
、补偿性能 m
i
、响应时间t
i
、谐波发射特性h
i
，在不同场景下对设备损耗e
i
、补偿度m
i
、 响应时间t
i
、谐波发射特性h
i
四个指标进行补偿性能测量。
[0096]
此时获得针对不同场景下指标作为因子的四个性能指标因素集e、m、t、 h。
[0097]
e＝{e1,e2,e3,
…
,e
i
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0098]
m＝{m1,m2,m3,
…
,m
i
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0099]
t＝{t1,t2,t3,
…
,t
i
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0100]
h＝{h1,h2,h3,
…
,h
i
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0101]
式中e
i
、m
i
、t
i
、h
i
分别为场景s
i
下被测设备的补偿性能指标值，由实 际测量得到。
[0102]
步骤s30：对不同典型场景下性能指标进行评级，形成评判集。
[0103]
对性能指标因素集中每个典型场景下性能指标按照“优秀”、“良好”、
ꢀ“
一般”、“不合格”4个等级进行评级，建立相应的评判集v。
[0104]
v＝{v1,v2,v3,v4}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0105]
步骤s40：通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵。
[0106]
对应每个性能评判集的评判等级1级～4级相应的分数通过具体限值划分， 分别为[100,90)，[90,75)，[75,60)，[60,0]等四个区间，并通过式(6)对评判 集中各个指标进行量化给分。
[0107]
y＝ax+b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0108]
其中式中y为各项性能指标得分，x为设备该项性能指标测试结果，a、b 分别为评分系数，可由具体限制算得。
[0109]
通过表2的标度表对重要程度进行专家打分形成直接影响矩阵h
16
×
16
。
[0110]
表2标度表
[0111][0112][0113]
根据表2的打分评级将n个分性能指标进行重要程度评价，得到直接影 响矩阵；以apf为例，本发明涉及4个性能指标设备损耗e、补偿性能m、 响应时间t、谐波发射特性h以及4个场景电压偏差a、频率偏差b、电压 谐波c、电压不平衡d，得到的直接影响矩阵h
16x16
如下：
[0114][0115]
其中a
ea
‑
eb
即为设备在电压偏差情况的设备损耗同在频率偏差情况的设备 损耗的重要程度比较结果。
[0116]
步骤s50：根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接影响矩阵。
[0117]
对直接影响矩阵h
n
×
n
根据式(8)、(9)进行归一化得到规范化直接影响矩阵 n
n
×
n
[0118][0119]
[0120]
步骤s60：由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的 各项性能指标主观权重。
[0121]
通过式(10)将规范化影响矩阵中的各个要素的间接影响相加，得到综合影 响矩阵z
n
×
n
。
[0122]
t＝n(i
‑
n)
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0123]
由式(11)(12)(13)可分别得出各个影响因素的影响度、被影响度、中心 度，并由式(14)可以计算出主观权重。
[0124][0125]
式中t
ij
表示各行对应要素对所有其他要素的综合影响值
[0126][0127]
式中t
ji
表示各列对应要素对所有其他要素的综合影响值
[0128]
m
i
＝d
i
+c
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0129][0130]
步骤s70：基于反熵权法对并网变流器的关键性能确定相应客观权重。
[0131]
进一步的，所述步骤7中客观权重采用反熵法，既突出主因素又兼顾其 他因素：通过式(15)(16)(17)可得客观权重。
[0132][0133][0134][0135]
式中：a
ij
、b
ij
分别为标准化指标值、归一化标准指标值；sj、μ
j
分别表 示指标的反熵值、客观权重系数。
[0136]
步骤s80：根据各性能指标的主观权重及各性能指标的客观权重耦合计算 得到综合权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性能评估结果。
[0137]
通过式(18)(19)将主观权重与客观权重耦合的方法得到了综合权重，既突 出主因素又兼顾其他因素：
[0138][0139][0140]
式中：ε
j
、δ
j
分别为指标的主、客观权重耦合系数。θ
j
为综合权重。由 此实现了对主观权重进行处理后再与客观权重进行耦合，极大程度降低了主 观因素对设备评价的影响，使得评估结果更能反映不同环境下补偿设备的综 合补偿性能。
[0141]
为实现上述目的，本发明还提出一种设备，所述设备包括：存储器、处 理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行电网适应性并网变流器 综合赋权性能评估程序，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估程序 被所述处理器执行时实现如上所述的电网适应性并网变流器综合赋权性能评 估方法的步骤。
[0142]
为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有 电网适应性并网变流器综合赋权性能评估程序，所述电网适应性并网变流器 综合赋权性能评估程序被处理器执行时实现如上所述的电网适应性并网变流 器综合赋权性能评估方法的步骤。
[0143]
参照图3，为实现上述目的，本发明还提出一种电网适应性并网变流器综 合赋权性能评估装置，所述电网适应性并网变流器综合赋权性能评估装置包 括：
[0144]
分级模块10，用于对并网变流器不同的性能指标按照预设规则进行分级， 构建典型场景集；
[0145]
实测模块20，用于对目标并网变流器按照场景集内性能指标进行补偿性 能实测，得到不同典型场景下性能指标；
[0146]
评级模块30，用于对不同典型场景下性能指标进行评级，形成评判集；
[0147]
打分模块40，用于通过预设标度表对评判集打分形成直接影响矩阵；
[0148]
归一化模块50，用于根据所述直接影响矩阵，通过归一化得到规范直接 影响矩阵；
[0149]
主观权重模块60，用于由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵， 得到相应的各项性能指标主观权重；
[0150]
客观权重模块70，用于基于反熵权法对并网变流器的关键性能确定相应 客观权重；
[0151]
综合权重模块80，用于根据各性能指标的主观权重及各性能指标的客观 权重耦合计算得到综合权重，并得出被测设备在考虑电网适应性下的综合性 能评估结果。
[0152]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变 体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品 或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是 还包括为这种过程、方法、物品或者系统所
固有的要素。在没有更多限制的 情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过 程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0153]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。词语第一、 第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词解释为名称。
[0154]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘) 中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空 调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0155]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。