面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的制作方法

1.本发明属于配电网电能质量管理技术领域，具体涉及一种面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台。


背景技术：

2.随着新能源渗透率的不断增大，随机性、波动性和间歇性等风光出力特性对电力系统的安全与稳定运行影响越来越大，大大降低了原有的电能质量，高渗透率新能源并网发电在电网的稳定性、可调度性、电能质量等方面带来了巨大的挑战。
3.大量可再生能源接入配电网以后，配电网的能量流动从单向、单路径变成了多向、多路径，成为多源网络的配电网系统，潮流分析趋于复杂化，这对于配电网自身带来的电压质量问题的处理，无疑增加了难度。另一方面，由于可再生能源发电系统尤其是高渗透率可再生能源发电系统的电源由用户根据其自身的需要随时启动和停运，使得配电网的电压容易发生波动。而风资源、光资源等的不确定性使得可再生能源的输出功率是波动的，进而导致配电网的电压质量问题，如电压偏差、电压暂降、电压骤升、电压波动和闪变、谐波、电压间断等。随着各类型可再生能源成为本地负荷的主要供电形式，即在局部地区配电网形成高渗透率，输出功率波动时间和波动幅度的变化，都会加剧配电网的电压质量问题。可再生能源影响配电网电压质量问题的因素包括高渗透率可再生能源发电的类型、规模、容量、与电网的接口形式，负载的规模以及馈线的电压调整等等。
4.高渗透率可再生能源发电以及配电网自身带来的电压质量问题，使得配电网的电压质量问题越来越突出，人们对于电压质量问题改善的要求也越来越迫切。
5.因此，针对上述问题，予以进一步改进。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台，通过配电网电压质量分析模块、配电网高压质量控制模块和配电网电压质量调节优化模块对接入的高渗透率可再生能源发电系统进行全过程精益管理，从而提高向配电网输送的电能的质量和稳定性，既能提高电力用户敏感性负荷可靠供电需求，又能减少设备研制成本。
7.为达到以上目的，本发明提供一种面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台，用于管理高渗透率可再生能源发电系统接入配电网的电能质量，包括配电网电压质量分析模块、配电网高压质量控制模块和配电网电压质量调节优化模块，其中：
8.配电网电压质量分析模块基于中低压配电网参数建立带高渗透可再生能源发电的配电网系统结构模型，并且从能量流的角度分析从而获得配电网电压波动问题以及电压质量问题的形成原因，通过在包括并网、离网、三相故障以及不平衡负载的各种情况下，对电压在不同渗透率/负荷容量时的变化进行分析，进而对配电网电压质量进行改善；
9.配电网高压质量控制模块选择电能质量改善的拓扑结构，建立相应数学模型，并且根据电力变流器的不同并网连接方式(串联/并联)，分别进行串、并联入网补偿原理分
析，获得相应的改善电压质量问题的补偿控制策略，综合比较串、并联方式处理不同电压质量问题时包括控制策略、补偿效果、不利因素和适用场合的参数，进而通过电压质量调节器相应匹配处理各类电压质量问题；
10.配电网电压质量调节优化模块，建立带复合式电能质量调节器的高渗透率可再生能源发电系统的功率流模型，获得系统功率流的变化、串并联变流器的容量需求，并且建立复合式电能质量调节器的优化补偿模型，确定经济性的目标函数和技术性的约束条件，进而输出基于遗传算法的复合式电能质量调节器的优化配置策略，优化配置复合式电能质量调节器的安装位置和安装容量，并进行算例分析。
11.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对于配电网电压质量分析模块：
12.进行电压变化与功率波动分析，在高渗透率可再生能源发电系统与配电网连接时的等效电路中，电流i表示为：
[0013][0014]
从而，配电网电压与高渗透率可再生能源发电系统的电压之差表示为：
[0015][0016]
其中，u
pcc
、p、q分别代表高渗透率可再生能源发电系统(dg)的输出电压、输出有功功率、输出无功功率；ug为配电网(grid)电压；r为线路等效电阻， x为线路等效电抗；
[0017]
建立渗透率和电压关系的数学模型，在带高渗透率可再生能源发电的配电网系统功率流简化模型中，p
dg
+jq
dg
为高渗透率可再生能源发电输入配电网功率，p
l
+jq
l
为负载所需功率；
[0018]
令p＝p
l-p
dg
；
[0019]
q＝q
l-q
dg
；
[0020]
电压偏差为：
[0021]
若δu＝0：
[0022]
则有
[0023]
当p≠0且q≠0时，可得不成立；
[0024]
当p≠0或q≠0时，不成立；
[0025]
当p＝q＝0时，成立，并且获得：
[0026][0027]
根据负载的极限情况(空载)，即p
l
＝q
l
＝0时，则有：
[0028]
p
dg
＝q
dg
＝0；
[0029]
若δu＝δu
max
＝5％u
pcc
；
[0030]
单位功率因数情况下，令q＝0获得(又配电网中一般r/x较大)：
[0031][0032]
则可得，
[0033]
根据负载极限情况(空载)，即p
l
＝q
l
＝0时，则有：
[0034][0035]
当δu＝5％u
pcc
时，获得：
[0036][0037]
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对于配电网高压质量控制模块：
[0038]
建立复合式电能质量治理装置拓扑结构，当电网侧电压vs正常时，串联变流器旁路，当电网侧电压vs跌落时，串联变流器输出相应的补偿电压vc，从而将敏感负荷端电压vl维持在正常范围内，确保敏感负荷的正常运行，并联变流器用于补偿无功功率，并且从电网中吸收有功功率，维持直流母线电压恒定；
[0039]
建立复合式电能质量调节器数学模型，(复合式电能质量治理装置实际上是集串、并联补偿器功能于一身的综合性电能质量补偿器。以电压和无功补偿的复合式电能质量治理装置为例，可被视为共用直流母线的dvr和dstatcom。因此可以上文中dvr与dstatcom的研究结果为基础，推导复合式电能质量治理装置的相关数学模型。)设直流母线端损耗的等效并联电阻为rdc，以串联型阻感 rz，lz等效为敏感负荷，则有：
[0040][0041]
得串并联变流器在某一静态工作点的小信号状态方程：
[0042][0043][0044]
其中，状态量和输入量和输出量和分别为：
[0045][0046][0047]
各系数矩阵表达式分别为：
[0048][0049][0050][0051][0052][0053][0054][0055][0056][0057]
[0058][0059][0060][0061][0062][0063][0064][0065]b11
＝[b
01
k1k
p1 h1]
t
，b
12
＝[08×2]；
[0066]b21
＝[-b'2k1k
p1 02×2]
t
，b
22
＝[b
02
k2k
p2 h1]
t
；
[0067]c11
＝[c
01 02×2]，c
12
＝[02×5]，c
21
＝[c
kf 02×2]，c
22
＝[c
02 02×2]；
[0068]
其中m1d0、m1q0、m2d0和m2q0分别表示串、并联变流器在系统静态工作点的脉宽调制信号的相关参数值，i1d0、i1q0、icd0和icq0表示两变流器在静态工作点的电感电流值，ild0和ilq0表示静态工作点的负荷电流值，vdc0 表示并联变流器在静态工作点的直流母线电压值，ck1、ck2表达式为：
[0069][0070]
建立复合式电能质量调节器模型，将中间变量vd，vq，id，iq作为新增的状态变量，并根据复合式电能质量调节器数学模型，获得同时包含(upqc) 自身模型、控制模型的小信号状态方程，即有：
[0071]
[0072][0073]
其中，状态量和输入量和分别为：
[0074][0075][0076][0077]
获得该四输入四输出系统的传递函数为：
[0078][0079]
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对于配电网电压质量调节优化模块：
[0080]
建立复合式电能质量调节器优化补偿数学模型：
[0081]
获得目标函数：
[0082]
(目标函数选取标准：经济效益高，投资费用少，装置容量小。即有)
[0083]
min[μvs
vn
+μis
in
+μe(s
vn
+s
in
)+c]；
[0084]
其中：μv为复合式电能质量调节器串联单元单位容量价格，s
vn
为复合式电能质量调节器串联单元容量；μi为复合式电能质量调节器并联单元单位容量价格，s
in
为复合式电能质量调节器并联单元容量；μe为复合式电能质量调节器其余部分单位容量成本，c为固定部分成本，n为节点位置。
[0085]
约束条件：
[0086]
满足负载电压质量要求和稳定性：
[0087][0088]
其中：u
δ
为电压变化率，un为节点n的电压，ur为额定电压，c
ur
为电压变化率限定值；
[0089]
满足电网电流谐波要求，减小电流总谐波畸变率；
[0090][0091]
其中：thd
in
为节点n的电流总谐波畸变率，h为谐波次数，h为最大谐波次数，c
thdr
为总谐波畸变率限定值；
[0092]
优化配置方法，通过遗传算法对复合式电能质量调节器的串联补偿容量和并联补偿容量进行优化配置，通过进行多变量寻优求解，最终找到最优解，使得在满足约束条件的前提下，达到目标函数的要求；
[0093]
进行复合式电能质量调节器优化配置：
[0094]
对于复合式电能质量调节器容量未定：
[0095]
对于不同的安装点，根据实际需要(主要包括负荷的重要性、安装点的方便性等)选择复合式电能质量调节器的一个或多个安装位置，若选择后仍不能确定某个安装位置，再通过仿真计算各个位置最大完全补偿时的容量需求大小，最终确定复合式电能质量调节器的最佳安装位置；
[0096]
针对已确定的安装位置，在满足约束条件的前提下，运用遗传算法优化选择电压暂降/骤升及电流各次谐波及无功补偿所需的容量，实现串、并联变流器容量选择的配置优化；(需注意的是，如果在进行安装位置选择时已进行过容量需求计算，则此时需进行容量的二次优化)
[0097]
对于复合式电能质量调节器容量已定：
[0098]
串联变流器和并联变流器的容量均已确定时，首先确定安装位置(具体方法同复合式电能质量调节器容量未定的情况)，然后在满足约束条件的前提下，针对电压暂降/骤升及电流各次谐波及无功补偿所需的复合式电能质量调节器容量进行合理配置，充分发挥复合式电能质量调节器的作用，使其补偿效果达到最优。
[0099]
为达到以上目的，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台。
[0100]
为达到以上目的，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台。
[0101]
本发明的有益效果为：
[0102]
(1)有助于供电用户制定合理有效的服务方案和服务策略，明确优质电力增值服务发展方向，在提升自身企业的市场竞争力，获取更大利润；
[0103]
(2)有助于电力用户在进行设备选型和电能质量治理投资时，权衡耐受特性和治理成本，提高投资回报率；
[0104]
(3)有助于降低各方电能质量治理资金的投入，实现电能质量治理成本最优化和效益最大化，提高用户产品质量、生产效率、企业利润和用户市场竞争力。
[0105]
(4)成果符合国家电网公司低碳绿色发展战略，适应国家电力需求侧管理、节能减排工作实际需求，对公司建设高弹性电网具有重要作用。
附图说明
[0106]
图1是本发明的面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的示意图。
[0107]
图2是本发明的面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的配电网电压质量分析模块的等效电路图。
[0108]
图3是本发明的面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的配电网电压质量
分析模块的电压偏差矢量图。
[0109]
图4是本发明的面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的配电网电压质量分析模块的配电网系统功率流简化模型图。
[0110]
图5是本发明的面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台的配电网高压质量控制模块的复合式电能质量治理装置结构示意图。
具体实施方式
[0111]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[0112]
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的管理高渗透率可再生能源发电系统和配电网等可被视为现有技术。
[0113]
优选实施例可参见表3-表5。
[0114]
优选实施例。
[0115]
本发明公开了一种面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台，用于管理高渗透率可再生能源发电系统接入配电网的电能质量，包括配电网电压质量分析模块、配电网高压质量控制模块和配电网电压质量调节优化模块，其中：
[0116]
配电网电压质量分析模块基于中低压配电网参数建立带高渗透可再生能源发电的配电网系统结构模型，并且从能量流的角度分析从而获得配电网电压波动问题以及电压质量问题的形成原因，通过在包括并网、离网、三相故障以及不平衡负载的各种情况下，对电压在不同渗透率/负荷容量时的变化进行分析，进而对配电网电压质量进行改善；
[0117]
配电网高压质量控制模块选择电能质量改善的拓扑结构，建立相应数学模型，并且根据电力变流器的不同并网连接方式(串联/并联)，分别进行串、并联入网补偿原理分析，获得相应的改善电压质量问题的补偿控制策略，综合比较串、并联方式处理不同电压质量问题时包括控制策略、补偿效果、不利因素和适用场合的参数，进而通过电压质量调节器相应匹配处理各类电压质量问题；
[0118]
配电网电压质量调节优化模块，建立带复合式电能质量调节器的高渗透率可再生能源发电系统的功率流模型，获得系统功率流的变化、串并联变流器的容量需求，并且建立复合式电能质量调节器的优化补偿模型，确定经济性的目标函数和技术性的约束条件，进而输出基于遗传算法的复合式电能质量调节器的优化配置策略，优化配置复合式电能质量调节器的安装位置和安装容量，并进行算例分析。
[0119]
具体的是，对于配电网电压质量分析模块：
[0120]
如图2(等效电路)、图3(电压偏差矢量)所示，进行电压变化与功率波动分析，在高渗透率可再生能源发电系统与配电网连接时的等效电路中，电流i 表示为：
[0121][0122]
从而，配电网电压与高渗透率可再生能源发电系统的电压之差表示为：
[0123][0124]
其中，u
pcc
、p、q分别代表高渗透率可再生能源发电系统(dg)的输出电压、输出有功功率、输出无功功率；ug为配电网(grid)电压；r为线路等效电阻， x为线路等效电抗；
[0125]
建立渗透率和电压关系的数学模型，(高渗透率可再生能源发电并入配电网后，将引起pcc的电压波动，对并入特定配电网的高渗透率可再生能源发电容量有一定的要求，也就是对其渗透率有所限制，以下分析高渗透率可再生能源发电的渗透率(容量)与电压的关系。图4为带高渗透率可再生能源发电的配电网系统功率流简化模型)在带高渗透率可再生能源发电的配电网系统功率流简化模型中，p
dg
+jq
dg
为高渗透率可再生能源发电输入配电网功率，p
l
+jq
l
为负载所需功率；
[0126]
令p＝p
l-p
dg
；
[0127]
q＝q
l-q
dg
；
[0128]
电压偏差为：
[0129]
若δu＝0：
[0130]
则有
[0131]
当p≠0且q≠0时，可得不成立；
[0132]
当p≠0或q≠0时，不成立；
[0133]
当p＝q＝0时，成立，并且获得：
[0134][0135]
根据负载的极限情况(空载)，即p
l
＝q
l
＝0时，则有：
[0136]
p
dg
＝q
dg
＝0；
[0137]
若δu＝δu
max
＝5％u
pcc
；
[0138]
单位功率因数情况下，令q＝0获得(又配电网中一般r/x较大)：
[0139][0140]
则可得，
[0141]
根据负载极限情况(空载)，即p
l
＝q
l
＝0时，则有：
[0142][0143]
当δu＝5％u
pcc
时，获得：
[0144][0145]
由此可知，高渗透率可再生能源发电输出功率p
dg
有一定的上限，受电压偏差δu、pcc电压upcc、线路等效电阻r的影响。当δu有一定限制时，须相应匹配dg输入配电网的功率。当配网系统容量ps及r不变时，若增加pdg，渗透率λ(λ＝pdg/ps)增大，δu随之增大；也就是说，渗透率λ的增大，将影响pcc的电压质量水平。减小线路串联阻抗，可以提高dg的渗透率，但与此同时增加了短路电流，影响保护动作。另外，dg输入配电网的功率亦不能超越线路和变压器的电流导通容量。
[0146]
更具体的是，对于配电网高压质量控制模块：
[0147]
高渗透可再生能源发电的中低压配电网中，可再生能源发电系统带来的能量流波动会引起电压质量问题；配电网自身由于系统故障等原因会引起电压质量问题；越来越多的非线性负荷、不平衡负荷等会引起电流谐波、不平衡等问题，从而也影响到电压质量。采用电力变流器/逆变器型dg构成电能质量改善装置，可以解决配电网中的各类电能质量问题。
[0148]
通过选择电能质量改善装置的拓扑结构，建立相应数学模型，研究改善配电网电压质量的控制技术。针对电力变流器的不同并网连接方式(串联/并联)，分别进行串、并联入网补偿原理分析，提出相应的改善电压质量问题的补偿控制策略和方法，并对其进行仿真与实验研究。综合比较串、并联方式处理不同电压质量问题时的控制策略、补偿效果、不利因素、适用场合等，设计采用电压质量调节器灵活处理各类电压质量问题。确定电压质量调节器拓扑结构，进行原理分析和仿真研究，分析电压质量调节器改善电压质量问题的性能。
[0149]
如图5所示，建立复合式电能质量治理装置拓扑结构，其中，is和il分别表示电网侧、负荷侧电流；vs和vl分别表示电网侧、负荷侧电压；l1，r1，c1 分别表示串联变流器的滤波电感、等效电感电阻及滤波电容；l2和r2分别表示并联变流器的连接电抗器及等效电阻；i1和ic分别表示串、并联变流器的电感电流；cdc表示两变流器共用的直流母线电容；当电网侧电压vs正常时，串联变流器旁路，当电网侧电压vs跌落时，串联变流器输出相应的补偿电压vc，从而将敏感负荷端电压vl维持在正常范围内，确保敏感负荷的正常运行，并联变流器用于补偿无功功率，并且从电网中吸收有功功率，维持直流母线电压恒定；
[0150]
建立复合式电能质量调节器数学模型，(复合式电能质量治理装置实际上是集串、并联补偿器功能于一身的综合性电能质量补偿器。以电压和无功补偿的复合式电能质量治理装置为例，可被视为共用直流母线的dvr和dstatcom。因此可以上文中dvr与dstatcom的研究结果为基础，推导复合式电能质量治理装置的相关数学模型。)设直流母线端损耗的等效并联电阻为rdc，以串联型阻感 rz，lz等效为敏感负荷，则有：
[0151][0152]
得串并联变流器在某一静态工作点的小信号状态方程：
[0153][0154][0155]
其中，状态量和输入量和输出量和
[0156]
分别为：
[0157][0158][0159]
各系数矩阵表达式分别为：
[0160][0161][0162][0163][0164][0165][0166]
[0167][0168][0169][0170][0171][0172][0173][0174][0175][0176][0177]b11
＝[b
01
k1k
p1 h1]
t
，b
12
＝[08×2]；
[0178]b21
＝[-b'2k1k
p1 02×2]
t
，b
22
＝[b
02
k2k
p2 h1]
t
；
[0179]c11
＝[c
01 02×2]，c
12
＝[02×5]，c
21
＝[c
kf 02×2]，c
22
＝[c
02 02×2]；
[0180]
其中m1d0、m1q0、m2d0和m2q0分别表示串、并联变流器在系统静态工作点的脉宽调制信号的相关参数值，i1d0、i1q0、icd0和icq0表示两变流器在静态工作点的电感电流值，ild0和ilq0表示静态工作点的负荷电流值，vdc0 表示并联变流器在静态工作点的直流母线电压值，ck1、ck2表达式为：
[0181][0182]
建立复合式电能质量调节器模型，将中间变量vd，vq，id，iq作为新增的状态变量，并根据复合式电能质量调节器数学模型，获得同时包含(upqc) 自身模型、控制模型的小信号状态方程，即有：
[0183][0184][0185]
其中，状态量和输入量和分别为：
[0186][0187][0188][0189]
获得该四输入四输出系统的传递函数为：
[0190][0191]
进一步的是，对于配电网电压质量调节优化模块：
[0192]
建立复合式电能质量调节器优化补偿数学模型：
[0193]
获得目标函数：
[0194]
(目标函数选取标准：经济效益高，投资费用少，装置容量小。即有)
[0195]
min[μvs
vn
+μis
in
+μe(s
vn
+s
in
)+c]；
[0196]
其中：μv为复合式电能质量调节器串联单元单位容量价格，s
vn
为复合式电能质量调节器串联单元容量；μi为复合式电能质量调节器并联单元单位容量价格，s
in
为复合式电能质量调节器并联单元容量；μe为复合式电能质量调节器其余部分单位容量成本，c为固定部分成本，n为节点位置。
[0197]
约束条件：
[0198]
满足负载电压质量要求和稳定性：
[0199][0200]
其中：u
δ
为电压变化率，un为节点n的电压，ur为额定电压，c
ur
为电压变化率限定值；
[0201]
满足电网电流谐波要求，减小电流总谐波畸变率；
[0202][0203]
其中：thd
in
为节点n的电流总谐波畸变率，h为谐波次数，h为最大谐波次数，c
thdr
为总谐波畸变率限定值；
[0204]
优化配置方法，多目标智能优化算法引入到电力系统中，常用来解决高渗透率可再生能源发电以及无功补偿的优化配置问题。优化算法发展较快、种类众多，一般根据实际情况选择适当的优化配置算法。其中，遗传算法是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，简单有效、实用性强。
[0205]
遗传算法的基本思想来源于达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说。达尔文的进化论认为每一物种在不断的发展过程中会越来越适应环境。物种的每个个体的基本特征被后代所继承，但后代又不完全同于父代，这些新的变化若适应环境，则被保留下来。在某一环境中那些更能适应环境的个体特征被保留下来，这就是适者生存的原理。孟德尔的遗传学说认为遗传是作为一种指令封装在每个细胞中，并以基因的形式包含在染色体中，每个基因有其特殊的位置并控制某种特殊的性质。每个基因产生的个体对环境有一定的适应性，基因杂交和基因突变可能产生对环境适应性更强的后代。通过优胜劣汰的自然选择，适应度高的基因结构保存下来。
[0206]
遗传算法将问题的求解表示为染色体，从而构成一群染色体，将它们置于问题的环境中，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的染色体进行复制，再通过交叉、变异两种基因操作产生出新的一代更能适应环境的染色体群，这样的过程一代代不断的进化，最后收敛到一个最适应环境的个体上，求得问题的最优解。
[0207]
遗传算法的主要步骤：
[0208]
①
根据决策变量确定编码策略，随机产生初始种群；编码策略主要包括二进制编码、实数编码、符号编码等。
[0209]
②
选择适应度函数；选择方法主要有适应度比例方法、精英个体保留策略、锦标赛选择方法、排序选择方法等。
[0210]
③
解码初始种群，计算相应适应值。
[0211]
④
重复进行选择、交叉、变异操作，迭代至产生最优种群；交叉方法主要有均匀交叉、模拟二进制交叉、单点交叉、两点交叉等；变异方法主要有均匀变异、非均匀变异、多项式变异等。
[0212]
通过遗传算法对复合式电能质量调节器的串联补偿容量和并联补偿容量进行优化配置，通过进行多变量寻优求解，最终找到最优解，使得在满足约束条件的前提下，达到目标函数的要求；
[0213]
进行复合式电能质量调节器优化配置：
[0214]
对于复合式电能质量调节器容量未定：
[0215]
对于不同的安装点，根据实际需要(主要包括负荷的重要性、安装点的方便性等)选择复合式电能质量调节器的一个或多个安装位置，若选择后仍不能确定某个安装位置，再通过仿真计算各个位置最大完全补偿时的容量需求大小，最终确定复合式电能质量调节器的最佳安装位置；
[0216]
针对已确定的安装位置，在满足约束条件的前提下，运用遗传算法优化选择电压暂降/骤升及电流各次谐波及无功补偿所需的容量，实现串、并联变流器容量选择的配置优化；(需注意的是，如果在进行安装位置选择时已进行过容量需求计算，则此时需进行容量的二次优化)
[0217]
对于复合式电能质量调节器容量已定：
[0218]
串联变流器和并联变流器的容量均已确定时，首先确定安装位置(具体方法同复合式电能质量调节器容量未定的情况)，然后在满足约束条件的前提下，针对电压暂降/骤升及电流各次谐波及无功补偿所需的复合式电能质量调节器容量进行合理配置，充分发挥复合式电能质量调节器的作用，使其补偿效果达到最优。
[0219]
该情况下进行优化配置时，以最大限度的利用复合式电能质量调节器的容量为前提，并需协调串、并联变流器容量及直流储能环节的能量；通过遗传算法合理分配并联部分各次谐波及无功所需的容量，优先满足谐波要求，使之至少达到国家规定标准。电网无电压质量问题时，直流储能环节可以提供并联变流器所需能量，串联变流器也可以分担并联变流器无功补偿的功能；电网存在电压暂降问题时，串联部分根据暂降程度(所需容量)决定直流储能环节分配给串、并联变流器的能量；电网存在电压骤升问题时，串联变流器可从电网吸收功率，可以供给直流储能环节和并联变流器能量。
[0220]
优化配置算例：
[0221]
公共连接点pcc的额定电压为380v，要求允许电压波动变化范围为361v～ 399v(即(1
±
5％)un)；允许注入pcc的各次谐波含量，按照要求应符合表3(额定电压380v、基准短路容量10mva时注入pcc的谐波电流次数及相应允许值) 的规定，且总电流谐波畸变率小于5％。假设pcc可能产生的最大电压暂降为 20％un(76v)，实际工况条件下注入pcc的电流谐波次数及数值见表4数据(系统短路容量为1mva时，相关电流谐波含量的编码及换算关系)；
[0222]
以复合式电能质量调节器容量未定的情况为例进行复合式电能质量调节器的优化配置。首先确定复合式电能质量调节器的安装位置：由于本例中各项参数均对pcc的电压、电流等提出要求，故而根据该工程实际情况，将复合式电能质量调节器安装于pcc处。复合式电能质量调节器串联变流器和并联变流器的容量通过遗传算法来确定。详细步骤为：
[0223]
采用二进制编码方式，6位二进制数码代表pcc电压，每4位二进制数码代表各次谐波电流，则电压变化范围361v～399v对应二进制数0～63，取 ub＝000000～111111，解码换算关系为，
[0224][0225]
式中，λ代表位数，un为pcc电压实际值，umax为pcc电压允许最大值， umin为pcc电
压允许最小值。谐波电流编码与解码见表4。
[0226]
电压和各次谐波电流的二进制编码总长22位，分为5段，依次为ub、ib3、 ib5、ib7、ib9。根据前述换算关系，可以分别得到各决策变量的实际数值un、 i3、i5、i7、i9。编码选择位数越多，决策变量数值越精确，但运算次数也越多。应用二进制编码可以随机产生一个初始种群。
[0227]
电压与各次谐波电流的要求已经体现在编码过程中，即优化配置所需的约束条件和各次谐波电流的允许值已满足要求，因此，此处选择电流总谐波畸变率作为适应度函数，可由计算。
[0228][0229]
其中，h＝3，5，7，9；ih为补偿后谐波值。假定iah为补偿前谐波值，则 (iah-ih)为复合式电能质量调节器补偿谐波电流值，计算sin(sin＝sshunt)； (u
n-kuo)用以根据式(4-24)计算svn(svn＝sseries)。在负载一定的前提下，串联补偿容量受跌落比k值影响，也即暂降电压的影响；并联补偿容量受shar 的影响，也即负载的谐波容量，可由以下公式计算。由此，优化配置目标函数中的关键参数svn和sin均可求出。
[0230][0231]
目标函数相应参数：μv＝0.3万元/kva，μi＝0.2万元/kva，μe＝0.1万元/kva， c＝0.5万元。可再生能源发电最大出力总容量45kva，负载35kw/20kvar，则 io＝61.25a，由最大电压暂降条件知k＝0.8。通过matlab软件编程应用遗传算法实现复合式电能质量调节器的优化配置，遗传算法所用的相应参数：交叉概率为0.8，变异概率为0.01，每一代种群的规模为20，迭代次数为 100次。
[0232]
对种群重复进行选择、交叉和变异操作，经过一定次数的迭代以后，得到最优解，即pcc电压值以及各次谐波电流值。表5是经过遗传算法运算之后得到的一组相关数据。根据所得数据计算可知：串联补偿容量3.2kva；并联补偿容量15.2kva；电压变化率5％；总电流谐波畸变率4.8％；目标函数投资费用 6.2万元。分析优化配置结果可知，电压变化率和总电流谐波畸变率满足要求，并确定了串、并联补偿的容量，使得投资费用最优化。
[0233]
本发明还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台。
[0234]
本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述面向配电网电能质量的全过程精益化管理平台。
[0235]
值得一提的是，本发明专利申请涉及的管理高渗透率可再生能源发电系统和配电网等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
[0236]
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，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。
[0237]
表3注入公共连接点的谐波电流允许值
[0238]
谐波次数2345678910谐波电流允许值/a786239622644192116谐波次数111213141516171819谐波电流允许值/a28132411129.7188.616
[0239]
表4谐波电流编码与解码
[0240]
谐波次数n实际值/a允许值/a编码/ibn换算关系38.90～6.20000～1111i3＝0.413i
b3
58.50～6.20000～1111i5＝0.413i
b5
76.20～4.40000～1111i7＝0.293i
b7
93.50～2.10000～1111i9＝0.14i
b9
[0241]
表5遗传算法结果
[0242]
编码结果决策变量ub＝000000un＝361vi
b3
＝0100i3＝1.652ai
b5
＝0100i5＝1.652ai
b7
＝0110i7＝1.465ai
b9
＝1000i9＝1.12a