一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法
【专利摘要】本发明提供了一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，包括步骤1：用现有配电网分析软件搭建模型，计算网络潮流；步骤2：由两点法抽样产生配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方案；步骤3：进行仿真计算，计算每个节点电压跌落的期望、方差、三阶中心矩、概率密度函数f(ξ)和SARFIx指数；步骤4：通过Monte?Carlo法计算各节点电压跌落幅值的概率密度函数f(ξ)MC和SARFI'x指数；步骤5：将f(ξ)与f(ξ)MC、SARFIx指数与SARFI'x指数分别进行比较，若不满足比较要求，则返回步骤2。与现有技术相比，本发明提供的有源配电网电压跌落仿真与评估方法，综合考虑了配电网中各种短路故障，能够适应各种接线模式的配电网络，计算效率高。
【专利说明】一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电压跌落仿真与评估方法，具体涉及一种有源配电网电压跌落仿 真与评估方法。
【背景技术】
[0002] 电压跌落（Voltage Sag)也称电压暂降或电压骤降，是指供电电压均方根值在短 时间内突然下降到额定电压幅值的90% -10%的事件，其典型持续事件为0. 5-30周波。电 压跌落作为影响用电设备正常安全运行和工业用户正常生产的最主要的电能质量问题，其 危害主要包括 ：
[0003] ①：影响居民工作、生活的正常用电；
[0004] ②：电压跌落的影响面广对工业用户造成巨大的经济损失；
[0005] ③：造成人员伤亡和设备损坏。
[0006] 随着智能配电网的发展，越来越多的分布式电源（Distribution Generator, DG) 接入配电网。当分布式电源接入配电网时会改变配电网的运行状态，使配电网由一个无源 网络变为有源网络，将会对配电网相关的电能质量、供电可靠性、安全性、经济性等方面会 产生影响。同时越来越多的敏感电力设备接入配电网，电压跌落已成为有源配电网亟待解 决的电能质量问题。
[0007] 电压跌落的评估方法包括实测统计法和随机预估法。实测统计法所需周期长、耗 费资金多，而且通过电能质量检测仪来获得的信息具有很大的局限性，因而实测统计法在 其研究的时间段内得到的指标可信度不高。随机预估法是将故障出现作为随机概率事件来 考虑，通过对已有的故障统计建立系统模型，从理论上计算由于故障而导致的电压跌落，从 而有效地检测电压跌落，方便采取有效的抑制电压跌落的措施，从而提高电力系统的可靠 性。
[0008] 随机预估法包括故障点法、临界距离法和蒙特卡洛法。故障点法仅利用几个选定 点的特定故障来仿真整个电力系统的特性，而故障是一个随机过程，可能发生在系统的任 意处，因此利用几个选定点的特定故障不能仿真整个电力系统潮流特性。临界距离法适用 于辐射型网络，不适用于具有网格状供电模式的有源配电网。蒙特卡络法的采样次数与系 统的规模无关，并且系统的复杂程度对其影响不大，但是蒙特卡洛法具有静态性、计算效率 低、耗时长等缺点。
[0009] 综上，为了克服现有技术存在的上述缺陷，需要提供一种能够有效、快速确定有源 配电网的电压跌落点的仿真与评估方法。
【发明内容】
[0010] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种有源配电网电压跌落仿真与评估方 法，所述方法包括下述步骤：
[0011] 步骤1 :用配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压 值；
[0012] 步骤2 :用两点估计法抽样获取配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿 真方案；
[0013] 步骤3 :仿真所述仿真模型，计算有源配电网各节点电压跌落幅值的期望值、方 差、三阶中心矩、概率密度函数f ( ξ )和评估指标SARFIX指数；
【权利要求】
1. 一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： 步骤1 :用配电网分析软件构建有源配电网模型，计算有源配电网的各节点电压值； 步骤2 :用两点估计法抽样获取配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定仿真方 案； 步骤3:仿真所述仿真模型，计算有源配电网各节点电压跌落幅值的期望值、方差、三 阶中心矩、概率密度函数f ( ξ )和评估指标SARFIX指数； 步骤4 :通过Monte Carlo法计算有源配电网各节点电压跌落幅值的概率密度函数 f ( ξ ) κ和评估指标SARFI' x指数； 步骤5 :比较所述概率密度函数f ( ξ )与所述概率密度函数f ( ξ ) M。，和比较所述SARFIX 指数与SARFI' x指数，若不满足比较要求，则返回步骤2重新获取所述仿真方案。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中确定所述仿真方案包括： 步骤2-1 :依据所述配电网故障数据和分布式电源容量数据，确定有源配电网的随机 变量Xi ;并依据每个随机变量Xi的概率密度函数计算每个随机变量Xi的均值μ i ; 所述i = 1，2,. . .，η，η为随机变量矩阵X的维数；
步骤2-2 :在一个随机变量\的均值μ ,两侧分别确定一个取值点，将两个所述取值点 的值xiik作为仿真方案第i个估计点的值，其他所述随机变量的值设为每个随机变量对应 的均值μ i，k = 1，2 ; 所述估计点Xu的位置系数为 所述估计点xi;k的权重系数为 其中，所述λ u为随机变量Xi标准化后的k阶中心矩，所述
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机变量Xi包括线路故障率、故障位 置、故障类型、故障持续时间、故障阻抗、风力发电机组容量和光伏发电系统容量；所述仿真 方案的数目为2Xn。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中用两点估计法计算各节点电压 跌落幅值的期望值和方差值，包括： 步骤3-1 :构建基于随机变量X的各节点电压跌落幅值的非线性函数Y = h (X); 步骤3-2 :将所述步骤2中得到的估计点权重系数ω i k的集合替换所述非线性函数Y 的联合概率密度；所述估计点权重系数的限制条件为
步骤3-3 :计算所述各节点电压跌落幅值为1ι(μ ρ μ 2, . . .，Xi，k, μ n/); 步骤3-4 :通过所述估计点权重系数ω i k的集合和所述h ( μ ρ μ 2, . . .，Xi，k，μ n)得到： 所述期望值为
所述方差值为σ2 = Ε(Υ2)_[Ε(Υ)]2。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中采用Cornish-Fisher级数对 所述有源配电网的各节点电压跌落幅值的各阶中心矩和各阶半不变量X i进行展开，获取 所述各节点电压跌落幅值的概率密度函数f( ξ )为：
其中，
为标准正态分布的概率密度函数。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中SARFIX指数包括SARFI9Q%、 SARFI8Q%、SARFI7QdPSARFI50%。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中若比较后的误差值大于误差阈 值，则修改所述电网故障数据或分布式电源容量数据，从而获得新的仿真方案。
【文档编号】G06Q50/06GK104156892SQ201410406537
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】贾东梨, 刘科研, 盛万兴, 胡丽娟, 何开元 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网北京市电力公司