过电压指标、低电压指标和过负荷指标来体现，以防止当出现 严重过电压、低电压或过负荷时，配电网将存在严重的安全运行风险； 2) 配电网的可靠性通过故障概率和失负荷风险来体现，以对应预防是自愈控制的基本 思想，提前消除故障和安全隐患，提高可靠性； 3) 配电网的优质性通过电压偏差率和瞬时节点电压合格率体现，馈线功率因数指标可 反映无功补偿情况，间接体现保持电压合格的能力，因此用于计算配电网的优质性； 4) 配电网的经济性通过网络损耗率和设备轻载率体现，以对应于配电网运行过程中的 经济性表现在网络损耗和设备是否得到充分利用； 5) 配电网的适应性体现在采用重要用户多电源供电占比和基本负荷孤立供电能力指 标反映对重要用户和孤岛用户等特殊场景的供电适应性；采用供电区无功缺额反映配电网 在当前运行方式下对无功资源的适应性；采用线路分段平均装接容量反映当前运行方式下 通过馈线转接负荷、降低可能发生的故障影响范围的能力，衡量配电网对负荷分布的适应 性。4.根据权利要求1所述的基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法，其特征在 于：所述步骤3)中，建立的安全性评估指标的计算模型、可靠性评估指标的计算模型、优质 性评估指标的计算模型、经济性评估指标的计算模型以及适应性评估指标的计算模型分别 为： 1) 安全性评估指标的计算模型包括： a) 过电压：过电压程度越高对配电网的危害越大，因此在进行状态评估时需掌握电压 情况最严重的节点及其严重程度，选择所有节点过电压指标的最大值，计算公式如下， Us=max {Iu；-uN|} i =I,2, ,n；(2) 式中，^为过电压指标，n为配电网的过电压节点总数，u i为配电网第i个过电压节点 的电压，uN为配电网的额定电压； b) 低电压：低电压不但会危害设备，还可能发展为电压失稳甚至电压崩溃，低电压程 度越低危害程度越大，因此，选择所有节点低电压指标的最大值，计算公式形式同公式（1)， 此时n为低电压节点总数，ui为第i个低电压节点的电压； c) 过负荷：定义过负荷指标为配电网支路电流与其最大允许载流量之比，类似于过电 压和低电压指标，在计算时取所有支路过负荷指标的最大值；式中，m为配电网的支路总数，I1为配电网第i条支路的电流，Ik为第i条支路的最大 允许载流量； 2) 可靠性评估指标的计算模型包括： a)故障概率：设开关设备流过故障电流但却漏报故障电流信息的概率为pM，则正确上 报的概率为= 设开关实际没有流过故障电流但是误报故障电流信息的概率为 PE，则不误报的概率为瓦=1 _ , 一般Pm可以取为0. 1-0. 2，p (；可以设为0. 05-0. 10。假设 开关流过故障电流的概率为I?,则有：上式中，Pm表示未收到故障信息，I-P E表示收到故障信息； b)失负荷风险：失负荷风险指标不仅要考虑失电负荷占比，还需考虑负荷的重要程 度，才能反映对配电网整体运行可靠性的影响程度，如下式所示，式中，P为配电网的总负荷；P1^1为第i个节点所失的负荷大小。c为节点负荷的重 要程度系数，若节点负荷为一级负荷，系数取1 ;若节点负荷为二级负荷，系数取0. 7 ;若节 点负荷为三级负荷，系数取〇. 3 ; 3) 优质性评估指标的计算模型包括： a) 电压偏差：当电压运行在允许范围内时，不会对配电网造成危害，因此在计算配电 网的电压偏差时，取所有节点电压偏差的平均值； b) 电压越限：电压越限指标目的是衡量节点电压出现异常的情况，因此需采用越限程 度最严重的节点进行计算，公式的形式与所有节点过电压指标的最大值的计算公式相同， 此时n为非过电压和非低电压的电压越限节点总数，U 1为第i个电压越限节点的电压； c) 馈线功率因数：在状态评估时需要掌握所有节点的功率因数，并了解功率因数最低 的节点及其程度，以便配置无功补偿，提高电能质量； 4) 经济性指标的计算模型包括： a) 网络损耗率：网络损耗率是依据电网的结构参数和运行参数从潮流计算中得出的 损耗电量与供电量之比，其大小直接反映了配电网供电与用电的经济效益，对于当前配电 网的运行状态，计算公式如下：式中，ApA网络损耗率，A ps为网络总有功损耗量，pg为网络有功总量； b) 设备轻载率：配电网的主要设备包括线路和配变，为反映配电网设备的利用情况， 采用轻载线路和轻载配变总数占总设备数的比例来计算设备轻载率指标； 5) 适应性指标的计算模型包括： a) 重要用户多电源供电占比：定义重要用户多电源供电占比指标为按相关标准配置 多电源的重要用户与重要用户总数的比值，该指标反映了配电网有功资源的适应性，如下 式：式中，S为重要用户多电源供电占比，Ill表示重要用户是否含有多电源配置，若含多电 源则为1，否则为〇, N为重要用户总数； b) 基本负荷孤立供电能力：定义基本负荷孤立供电能力为在孤岛供电情况下分布式 电源出力与基本负荷的比值，其值越大，表明发生停电事故后满足用户基本负荷的供电能 力越强，停电造成的损失越小，计算公式如下：式中，Sbasls为基本负荷孤立供电能力，P s为分布式电源出力，P basls为基本负荷总量。需 要说明的是：当分布式电源出力大于基本负荷总量时，令Sbasls= 1 ; c) 分区无功缺额：考虑到变电站内的无功补偿装置可以向各条馈线输送无功功率，站 外的无功补偿装置也可通过网络重构改变其就近无功负荷所包含的范围，因此认为无功平 衡需要基于站内、站外的联络关系进行分区平衡，并定义分区无功缺额指标，计算公式如下 所示，通过采集补偿前功率因数与目标功率因数，可以计算出需要补偿的无功功率，从而判 断配电网无功资源的适应性；式中，Ptotal为分区总有功功率，为分区当前所需要补偿的无功功率总和， Lumnt为补偿前即当前时刻的功率因数，n _d为目标功率因数； d) 线路分段平均装接容量：线路分段平均装接容量定义为配变总容量与线路分段总 数的比值，计算公式如下所示，可以看出，指标值越小，线路分段数越多，则配电网对负荷及 其分布变化的适应能力越强；式中，R为线路分段平均装接容量，m为配电网中馈线的总条数，ki为第i条线路的分 段数量，A为第i条馈线上装接的配变容量。5.根据权利要求1所述的基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法，其特征在 于：所述步骤4)中，运行状态Ck的属性测度，包括以下五个步骤： 1) 评估指标的一致化： 将评估指标的类型作一致化处理，将所有指标均转化为"极大型"指标，即指标值越大， 评估结果越好； 对于"极小型"指标，令： X = X max_X ; (11) 其中，X_为评估指标X允许的最大值； 对于"居中型"指标，令：其中，X_为评估指标X允许的最小值，为计算系数，由实际评估指标的最理想值与 由最小值与最大值形成区间的长度共同决定； 2) 矩阵规格化处理： 假设将第1级评估标准中评估指标j的下界标准a]1的相对隶属度规格化为S n= 0， 第K级评估标准中评估指标j的下界标准ajK的相对隶属度规格化为&K= 1，则第k级评 估标准中指标j的下界标准ajk的相对隶属度可用下式计算；通过上式的变换，可得到与A= [a_jk]mXK相对应的下界标准相对隶属度矩阵S= [ &k] nXK。同理，可得到与B = [bj丄XK相对应的上界标准相对隶属度矩阵I= 当评估指标&为"极大型"指标时，可采用下式计算下界相对隶属度；将公式中的下界标准an和a jK换成上界标准b n和b jK，即可得到上界相对隶属度乙。 3) 评估指标权重计算： 采用层次分析法计算各层指标权重，通过不断赋值、修正直至通过一致性校验的过程， 可确保指标权重具有良好的判断质量； 4) 属性测度区间计算： 建立非线性属性测度函数，采用双非线性目标加权法计算指标的属性测度以获得更高 的可信度； 首先定义下界广义加权距离Dlk表示第i个运行样本与第k个运行状态的"下界差异"， 即：式中，JLlk是第i个运行样本属于第k个运行状态的下界属性测度，它的确定应使全体 待评估样本与评估标准的加权广义距离之和最小，即；同时，将JLlk看作第i 个运行样本属于第k个运行状态的"下界概率"，为消除随机性和模糊性，根据最大熵原理， JLik的确定应使信息熵最大，即：针对这个双目标规划问题，采用加权法构造单目标规划以获得属性测度函数的非劣 解：式中，为各指标的权重；B为大于零的常数； 同理，将评估指标值矩阵X变换为对上界标准矩阵B的相对隶属度矩阵艺=I^ix,可计 算得到评估指标的上界属性测度如下式所示：评估指标的属性测度区间凡=匕*，A ]. 对其做均值化处理，可以得到评估样本X1属于第k个运行状态的综合属性测度y lk; H=osEji,+0-5/^* . (2〇) 5)配电网运行状态辨识 运行状态的辨识方法包括： A) 基于级别特征值的辨识法，即通过计算级别特征值H11来辨识运行状态；当H11位于区间[1，1.8]时，运行状态为紧急状态；位于区间[1.8, 2. 6]时为恢复状 态；位于区间[2. 6, 3. 4]时为异常状态；位于区间[3. 4, 4. 2]时为正常状态；位于区间 [4. 2, 5. 0]时为优化状态； B) 基于置信度准则的辨识法：入为置信度，取〇. 5 < A < 〇. 7,上式表示寻求一个最小的k值，使前k个综合属性测 度之和大于等于所设置信度值，则配电网运行样本X1属于第k个运行状态。
【专利摘要】本发明公布了基于属性区间模型的配电网运行状态评估方法，首先，从安全性、可靠性、优质性、经济性和适应性五个方面建立配电网运行状态评估指标；然后，基于属性识别理论将配电网运行状态辨识问题转化为其运行状态的属性测度计算问题，建立配电网运行状态辨识的属性区间模型；最后，采用层次分析法确定指标权重，综合使用级别特征值公式和置信度准则公式辨识配电网运行状态。本发明提供的配电网运行状态评估方法的所建指标及模型可准确评估配电网的运行状态，为实施恰当的自愈控制策略提供决策依据。
【IPC分类】G06Q50/06, G06Q10/04
【公开号】CN105139095
【申请号】CN201510614108
【发明人】陈星莺, 余昆, 刘禹, 廖迎晨, 蔡敏, 黄建勇
【申请人】河海大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月23日