逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法和装置与流程

技术特征：

1.逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述方法包括：

采集逆变系统参与并网后配电网运行效能的相关参数，所述相关参数包括分布式电源容量占比、三相负荷不平衡、功率因数、总谐波畸变率、电压偏差、频率偏差、逆变系统成本及改造费用占比、逆变系统变换效率、逆变系统损耗和综合线损率；

根据相关参数并采用层次分析法和主成分分析法，确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量，根据综合权重向量并采用模糊评价法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值；

根据评价值确定逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级。

2.根据权利要求1所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，在根据相关参数并采用层次分析法和主成分分析法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量之前，还包括：

将逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标作为第一层指标，并将第一层指标分为第二层指标，同时将第二层指标分为第三层指标，并计算第三层指标的指标值；

所述第二层指标包括结构性指标、电能质量指标和经济性指标；

所述第三层指标包括结构性指标中的分布式电源容量占比和三相负荷不平衡，电能质量指标中的功率因数、总谐波畸变率、电压偏差和频率偏差，以及经济性指标中的逆变系统成本及改造费用占比、逆变系统变换效率、逆变系统损耗和综合线损率。

3.根据权利要求2所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述计算第三层指标的指标值包括：

所述分布式电源容量占比用x₁表示，有：

$x_1=\frac{P_{DG}}{P_{LOAD}}\×100\%$

其中，P_DG为逆变系统发电总容量，P_LOAD为配电网负荷需求总容量；

所述三相负荷不平衡用x₂表示，有：

$x_2=\frac{I_b-I_s}{I_s}\×100\%$

其中，I_b是三相线路最大相电流，I_s是三相线路最小相电流；

所述功率因数用x₃表示，有：

$x_3=\frac{P}{S}$

其中，P为配电网与逆变系统公共连接点处的有功功率，S为配电网与逆变系统公共连接点处的视在功率；

所述电流谐波畸变率用x₄表示，有：

$x_4=\frac{I_H}{I_1}\×100\%$

其中，I₁为基波电流的有效值，I_H为谐波电流含量，且i_k为k次谐波电流的有效值；

所述电压偏差用x₅表示，有：

$x_5=\frac{U_{DG}-U_N}{U_N}\×100\%$

其中，U_DG为配电网与逆变系统公共连接点处的实际电压，U_N为配电网与逆变系统公共连接点处的额定电压；

所述频率偏差用x₆表示，有：

x₆＝f_r-f_n

其中，f_r为配电网的实际频率，f_n为配电网的标称频率；

所述逆变系统成本及改造费用占比用x₇表示，有：

x₇＝P_DG×β÷F_w

其中，β为单位功率逆变系统的接入价格，F_w表示为分布式电源的接入价格；

所述逆变系统变换效率用x₈表示，有：

$x_8=\frac{P_{out}}{P_{in}}$

其中，P_out为逆变系统的输出功率，P_in为逆变系统的输入功率；

所述逆变系统损耗x₉示，有：

$x_9=\frac{P_{loss}}{P_{in}}$

其中，P_loss为逆变系统损耗的总功率；

所述综合线损率用x₁₀表示，有：

$x_{10}=\frac{P_{sloss}}{P_{gong}}$

其中，P_sloss为总线损失电量，P_gong为总供电量。

4.根据权利要求3所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述根据采集的逆变系统参与并网后配电网运行效能的相关参数，并采用层次分析法和主成分分析法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量包括：

根据九级标度方法确定下层指标对上层指标的判断矩阵，包括第三层指标对第二层指标的判断矩阵和第二层指标对第一层指标的判断矩阵；

计算第三层指标对第二层指标的判断矩阵和第二层指标对第一层指标的判断矩阵各自的最大特征值及特征向量，并将得到的特征向量进行归一化处理，得到单排序权重向量，包括第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量；

通过单排序一致性比例C.R.对第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量进行一致性检验；

通过确定第二层指标对第一层指标的单排序权重向量m⁽²⁾得到第三层指标对第一层指标的总排序权重向量m⁽³⁾；

通过第三层指标对第一层指标的总排序一致性比例C.R.³对m⁽³⁾进行一致性检验，通过一致性检验的m⁽³⁾即为第三层指标的第一权重向量ω_gahp；

确定第三层指标的第二权重向量ω_gpca，并通过ω_gahp和ω_gpca确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量ω_gpcahp。

5.根据权利要求4所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述通过单排序一致性比例C.R.对第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量进行一致性检验包括：

所述单排序一致性比例C.R.表示为：

$C.R.=\frac{C.I.}{R.I.}$

其中，C.I.为下层指标对上层指标的一致性指标，且n为下层指标对上层指标的判断矩阵的阶数，λ_max为下层指标对上层指标的判断矩阵的最大特征值；R.I.表示下层指标对上层指标的平均随机指标，当n分别取1、2、3、4、5、6、7、8、9，R.I.对应取值0、0、0.58、0.9、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45；

分别通过C.R.对第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量进行一致性检验，若C.R.＜0.1，则表明通过一致性检验。

6.根据权利要求5所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述通过确定第二层指标对第一层指标的单排序权重向量m⁽²⁾得到第三层指标对第一层指标的总排序权重向量m⁽³⁾包括：

m⁽²⁾表示为：

m⁽²⁾＝(m⁽²⁾(1)，m⁽²⁾(2)，...，m⁽²⁾(t)，...，m⁽²⁾(p))^T

其中，T表示转置，m⁽²⁾(t)为第二层指标中第t个指标对第一层指标的权重，p为第二层指标的指标个数，t≤p；

第三层指标对第一层指标的单排序权重向量表示为：

$n_t^{\left(3\right)}={\left(n_t^{\left(3\right)}\right(1),n_t^{\left(3\right)}(2),...,n_t^{\left(3\right)}(r),...,n_t^{\left(3\right)}(q\left)\right)}^T$

其中，为第三层指标中第r个指标相对第二层指标中第t个指标的权重，q为第三层指标的指标个数，r≤q；

令第三层指标对第二层指标的单排序权重向量N⁽³⁾为q行p列的矩阵；

于是m⁽³⁾表示为：

m⁽³⁾＝N⁽³⁾m⁽²⁾。

7.根据权利要求6所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述通过总排序一致性比例C.R.³对m⁽³⁾进行一致性检验，通过一致性检验的m⁽³⁾即为第三层指标的第一权重向量ω_gahp包括：

C.R.³表示为：

$C.R{.}^3=C.R{.}^2+\frac{C.I{.}^3}{R.I{.}^3}$

其中，C.R.²为第二层指标对第一层指标的总排序一致性比例，且C.I.²为第二层指标对第一层指标的一致性指标，R.I.²为第二层指标对第一层指标的平均随机指标；C.I.³为第三层指标总排序的一致性指标，R.I.³为第三层指标总排序的平均随机指标，C.I.³和R.I.³分别表示为：

$C.I{.}^3=C.I{.}^2\·m^{\left(2\right)}=(C.I{.}_1^2,C.I{.}_2^2,...,C.I{.}_t^2,...,C.I{.}_p^2)$

$R.I{.}^3=R.I{.}^2\·m^{\left(2\right)}=(R.I{.}_1^2,R.I{.}_2^2,...,R.I{.}_t^2,...,R.I{.}_p^2)$

其中，为第二层指标中第t个指标对第一层指标的一致性指标，为第二层指标中第t个指标对第一层指标的平均随机指标；

若满足C.R.³＜0.1，则表明m⁽³⁾通过一致性检验。

8.根据权利要求7所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述确定第三层指标的第二权重向量ω_gpca，并通过ω_gahp和ω_gpca确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量ω_gpcahp包括：

q表示第三层指标的指标个数，B表示采集的样本个数，且B>q，构造B行、q列的样本矩阵H，再根据H构造标准化样本矩阵，求标准化样本矩阵第r列的方差贡献率S_r，即为该列元素所对应指标权重；S_r表示为：

$S_r=\sqrt{\frac{\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}{(x_{br}-\stackrel{\‾}{x_r})}^2}{B-1}}$

其中b∈[1,B]，r∈[1,q]，x_br为标准化样本矩阵中的第b行、r列元素，为第r列元素平均值；

标准化样本矩阵中每列的方差贡献率构成B维向量，根据B维向量确定ω_gpca；

ω_gpcahp的第r个元素的权重ω_r表示为：

${\mathrm{\ω}}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}_{gahpr}\×{\mathrm{\ω}}_{gpcar}}{\underset{r=1}{\overset{q}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{gahpr}\×{\mathrm{\ω}}_{gpcar}}$

其中，ω_gahpr为ω_gahp的第r个元素，ω_gpcar为ω_gpca的第r个元素；

根据ω_r得到ω_gpcahp，其表示为：

ω_gpcahp＝(ω₁,ω₂,…,ω_r,…,ω_q)。

9.根据权利要求8所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述根据逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量并采用模糊评价法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值包括：

设第三层指标的指标集为P＝{p₁，p₂，...，p_r，...，p_q}，p_r表示第三层指标中的第r个指标，第三层指标的模糊评语集Q＝{q₁，q₂，...,q_ε,…,q_h}，q_ε为评语集中的第ε个评价等级，ε＝1，2，...，h，h为评语集中评价等级个数；

根据Q中的评价等级对第三层指标进行评价，得到第三层指标对第一层指标的评价矩阵K，有：

其中，k_qh为K的第q行、第h列的元素，表示p_q相对q_h的隶属度，且满足K中每行元素之和为1；

将ω_gpcahp和K相乘，得到如下矩阵F'：

F'＝ω_gpcahp·K＝(f₁′，f₂′,...,f′_ε,...,f_h′)

其中，f′_ε为F'的第ε个元素；

将F'进行归一化处理，得到逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价向量F，有：

F＝(f₁，f₂,…,f_ε,…,f_h)

其中，f_ε为F的第ε个元素；

于是，逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值表示为：

$f=\underset{\mathrm{\ϵ}=1}{\overset{h}{\Σ}}{f}_{\mathrm{\ϵ}}\·q_{\mathrm{\ϵ}}$

其中，f为逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值。

10.根据权利要求9所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估方法，其特征在于，所述根据逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值确定逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级包括：

若f大于等于90，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为优；

若f介于[80，90)，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为良；

若f介于[70，80)，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为中；

若f低于70，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为差。

11.逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，用于采集逆变系统参与并网后配电网运行效能的相关参数，相关参数包括分布式电源容量占比、三相负荷不平衡、功率因数、总谐波畸变率、电压偏差、频率偏差、逆变系统成本及改造费用占比、逆变系统变换效率、逆变系统损耗和综合线损率；

第一确定模块，用于根据采集的逆变系统参与并网后配电网运行效能的相关参数，并采用层次分析法和主成分分析法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量，根据逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量，并采用模糊评价法确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值；

第二确定模块，用于根据逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值确定逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级。

12.根据权利要求11所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述采集模块具体用于：

将逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标作为第一层指标，并将第一层指标分为第二层指标，同时将第二层指标分为第三层指标，并计算第三层指标的指标；

所述第二层指标包括结构性指标、电能质量指标和经济性指标；

所述第三层指标包括结构性指标中的分布式电源容量占比和三相负荷不平衡，电能质量指标中的功率因数、总谐波畸变率、电压偏差和频率偏差，以及经济性指标中的逆变系统成本及改造费用占比、逆变系统变换效率、逆变系统损耗和综合线损率。

13.根据权利要求12所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述采集模块具体用于：

所述分布式电源容量占比用x₁表示，有：

$x_1=\frac{P_{DG}}{P_{LOAD}}\×100\%$

其中，P_DG为逆变系统发电总容量，P_LOAD为配电网负荷需求总容量；

所述三相负荷不平衡用x₂表示，有：

$x_2=\frac{I_b-I_s}{I_s}\×100\%$

其中，I_b是三相线路最大相电流，I_s是三相线路最小相电流；

所述功率因数用x₃表示，有：

$x_3=\frac{P}{S}$

其中，P为配电网与逆变系统公共连接点处的有功功率，S为配电网与逆变系统公共连接点处的视在功率；

所述电流谐波畸变率用x₄表示，有：

$x_4=\frac{I_H}{I_1}\×100\%$

其中，I₁为基波电流的有效值，I_H为谐波电流含量，且i_k为k次谐波电流的有效值；

所述电压偏差用x₅表示，有：

$x_5=\frac{U_{DG}-U_N}{U_N}\×100\%$

其中，U_DG为配电网与逆变系统公共连接点处的实际电压，U_N为配电网与逆变系统公共连接点处的额定电压；

所述频率偏差用x₆表示，有：

x₆＝f_r-f_n

其中，f_r为配电网的实际频率，f_n为配电网的标称频率；

所述逆变系统成本及改造费用占比用x₇表示，有：

x₇＝P_DG×β÷F_w

其中，β为单位功率逆变系统的接入价格，F_w表示为分布式电源的接入价格；

所述逆变系统变换效率用x₈表示，有：

$x_8=\frac{P_{out}}{P_{in}}$

其中，P_out为逆变系统的输出功率，P_in为逆变系统的输入功率；

所述逆变系统损耗x₉示，有：

$x_9=\frac{P_{loss}}{P_{in}}$

其中，P_loss为逆变系统损耗的总功率；

所述综合线损率用x₁₀表示，有：

$x_{10}=\frac{P_{sloss}}{P_{gong}}$

其中，P_sloss为总线损失电量，P_gong为总供电量。

14.根据权利要求12所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

根据九级标度方法确定下层指标对上层指标的判断矩阵，包括第三层指标对第二层指标的判断矩阵和第二层指标对第一层指标的判断矩阵；

计算第三层指标对第二层指标的判断矩阵和第二层指标对第一层指标的判断矩阵各自的最大特征值及特征向量，并将得到的特征向量进行归一化处理，得到单排序权重向量，包括第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量；

通过单排序一致性比例C.R.对第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量进行一致性检验；

通过确定第二层指标对第一层指标的单排序权重向量m⁽²⁾得到第三层指标对第一层指标的总排序权重向量m⁽³⁾；

通过第三层指标对第一层指标的总排序一致性比例C.R.³对m⁽³⁾进行一致性检验，通过一致性检验的m⁽³⁾即为第三层指标的第一权重向量ω_gahp；

确定第三层指标的第二权重向量ω_gpca，并通过ω_gahp和ω_gpca确定逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的综合权重向量ω_gpcahp。

15.根据权利要求14所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

将单排序一致性比例C.R.表示为：

$C.R.=\frac{C.I.}{R.I.}$

其中，C.I.为下层指标对上层指标的一致性指标，且n为下层指标对上层指标的判断矩阵的阶数，λ_max为下层指标对上层指标的判断矩阵的最大特征值；R.I.表示下层指标对上层指标的平均随机指标，当n分别取1、2、3、4、5、6、7、8、9，R.I.对应取值0、0、0.58、0.9、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45；

分别通过C.R.对第三层指标对第二层指标的单排序权重向量和第二层指标对第一层指标的单排序权重向量进行一致性检验，若C.R.＜0.1，则表明通过一致性检验。

16.根据权利要求15所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

将第二层指标对第一层指标的单排序权重向量m⁽²⁾表示为：

m⁽²⁾＝(m⁽²⁾(1)，m⁽²⁾(2)，...，m⁽²⁾(t)，...，m⁽²⁾(p))^T

其中，T表示转置，m⁽²⁾(t)为第二层指标中第t个指标对第一层指标的权重，p为第二层指标的指标个数，t≤p；

第三层指标对第一层指标的单排序权重向量表示为：

$n_t^{\left(3\right)}={\left(n_t^{\left(3\right)}\right(1),n_t^{\left(3\right)}(2),...,n_t^{\left(3\right)}(r),...,n_t^{\left(3\right)}(q\left)\right)}^T$

其中，为第三层指标中第r个指标相对第二层指标中第t个指标的权重，q为第三层指标的指标个数，r≤q；

令第三层指标对第二层指标的单排序权重向量N⁽³⁾为q行p列的矩阵；

于是m⁽³⁾表示为：

m⁽³⁾＝N⁽³⁾m⁽²⁾。

17.根据权利要求16所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

将C.R.³表示为：

$C.R{.}^3=C.R{.}^2+\frac{C.I{.}^3}{R.I{.}^3}$

其中，C.R.²为第二层指标对第一层指标的总排序一致性比例，且C.I.²为第二层指标对第一层指标的一致性指标，R.I.²为第二层指标对第一层指标的平均随机指标；C.I.³为第三层指标总排序的一致性指标，R.I.³为第三层指标总排序的平均随机指标，C.I.³和R.I.³分别表示为：

$C.I{.}^3=C.I{.}^2\·m^{\left(2\right)}=(C.I{.}_1^2,C.I{.}_2^2,...,C.I{.}_t^2,...,C.I{.}_p^2)$

$R.I{.}^3=R.I{.}^2\·m^{\left(2\right)}=(R.I{.}_1^2,R.I{.}_2^2,...,R.I{.}_t^2,...,R.I{.}_p^2)$

其中，为第二层指标中第t个指标对第一层指标的一致性指标，为第二层指标中第t个指标对第一层指标的平均随机指标；

若满足C.R.³＜0.1，则表明m⁽³⁾通过一致性检验。

18.根据权利要求17所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

q表示第三层指标的指标个数，B表示采集的样本个数，且B>q，构造B行、q列的样本矩阵H，再根据H构造标准化样本矩阵，求标准化样本矩阵第r列的方差贡献率S_r，即为该列元素所对应指标权重；S_r表示为：

$S_r=\sqrt{\frac{\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}{(x_{br}-\stackrel{\‾}{x_r})}^2}{B-1}}$

其中b∈[1,B]，r∈[1,q]，x_br为标准化样本矩阵中的第b行、r列元素，为第r列元素平均值；

标准化样本矩阵中每列的方差贡献率构成B维向量，根据B维向量确定ω_gpca；

ω_gpcahp的第r个元素的权重ω_r表示为：

${\mathrm{\ω}}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}_{gahpr}\×{\mathrm{\ω}}_{gpcar}}{\underset{r=1}{\overset{q}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_{gahpr}\×{\mathrm{\ω}}_{gpcar}}$

其中，ω_gahpr为ω_gahp的第r个元素，ω_gpcar为ω_gpca的第r个元素；

根据ω_r得到ω_gpcahp，其表示为：

ω_gpcahp＝(ω₁,ω₂,…,ω_r,…,ω_q)。

19.根据权利要求18所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

设第三层指标的指标集为P＝{p₁，p₂，...，p_r，...，p_q}，p_r表示第三层指标中的第r个指标，第三层指标的模糊评语集Q＝{q₁，q₂，...,q_ε,…,q_h}，q_ε为评语集中的第ε个评价等级，ε＝1，2，...，h，h为评语集中评价等级个数；

根据Q中的评价等级对第三层指标进行评价，得到第三层指标对第一层指标的评价矩阵K，有：

其中，k_qh为K的第q行、第h列的元素，表示p_q相对q_h的隶属度，且满足K中每行元素之和为1；

将ω_gpcahp和K相乘，得到如下矩阵F'：

F'＝ω_gpcahp·K＝(f₁′，f₂′,...,f′_ε,...,f_h′)

其中，f′_ε为F'的第ε个元素；

将F'进行归一化处理，得到逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价向量F，有：

F＝(f₁，f₂,…,f_ε,…,f_h)

其中，f_ε为F的第ε个元素；

于是，逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值表示为：

$f=\underset{\mathrm{\ϵ}=1}{\overset{h}{\Σ}}{f}_{\mathrm{\ϵ}}\·q_{\mathrm{\ϵ}}$

其中，f为第一层指标的评价值。

20.根据权利要求19所述的逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：

根据逆变系统参与并网后配电网运行效能评估指标的评价值确定逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级，包括：

若f大于等于90，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为优；

若f介于[80，90)，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为良；

若f介于[70，80)，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为中；

若f低于70，逆变系统参与并网后配电网运行效能的评估等级为差。