一种配电网分布式电源承载能力评估方法及装置与流程

本发明涉及电力系统，尤其是涉及一种配电网分布式电源承载能力评估方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着化石能源短缺和环境污染问题的加剧，在国家政策和技术发展的促进下，新能源发展迅猛，其具有清洁、高效、经济、灵活等优点。分布式电源无序接入电网会导致电网设备和线路过载、母线及线路电压越限、电能质量超标和保护失效等问题，因此有必要在分布式电源接入不导致电网设备和线路中的电流超过其热稳定极限的前提下，对配电网的分布式电源承载能力进行评估。

2、现有的分布式电源入网承载能力的评估方法包括动态仿真法和数学优化法。动态仿真法主要基于pscad、matlab、opendss等电力系统仿真软件搭建电网模型进行仿真计算，从而可以实时进行电网安全稳定运行校验，但该方法需要重复演算和反复试错，仿真工作量较大；数学优化法主要以分布式电源接入的安装容量最大为目标，考虑多种类型的安全稳定运行约束条件，并依据不同的优化算法求取最优解，但该方法通常存在约束条件复杂、计算量大且求解时间较长等问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种配电网分布式电源承载能力评估方法及装置，通过明确配电网的分布式电源最大接入容量，并在分布式电源接入时对电能质量指标进行评估，能够基于指标评估结果合理地确定分布式电源承载能力，有助于减少配电网故障风险，避免因仿真计算或优化求解所造成的仿真工作量大或求解时间长的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供一种配电网分布式电源承载能力评估方法，包括如下步骤：

3、采集各分布式电源并网节点的运行数据，并基于预设的电能质量指标等级对照表，根据所述运行数据构建各电能质量指标的等级时间分布矩阵；其中，所述电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波电压含量、电压波动和三相不平衡度；所述等级时间分布矩阵中的各元素表示任意一个电能质量指标处于任意一个等级的持续时间；

4、根据所述等级时间分布矩阵，计算各电能质量指标的客观权重值，并根据所述客观权重值选取若干待评估指标；

5、基于预设的最大反向负载率、非分布式电源有功出力、变压器或线路的用电负荷及变压器或线路的运行限值，确定分布式电源最大接入容量；

6、当检测到配电网具备接入分布式电源条件时，根据所述分布式电源最大接入容量和所述配电网的原始分布式电源容量，确定新增分布式电源容量并接入所述配电网，基于各电能质量指标的预设验证条件，对若干所述待评估指标进行评估；

7、若各待评估指标均符合所述预设验证条件，则根据所述新增分布式电源容量和所述原始分布式电源容量，确定所述配电网的分布式电源承载能力；若任意一个待评估指标不符合所述预设验证条件，则降低所述新增分布式电源容量，直至各待评估指标均符合所述预设验证条件，并根据各待评估指标均符合所述预设验证条件时的新增分布式电源容量和所述原始分布式电源容量，确定所述配电网的分布式电源承载能力。

8、作为优选方案，所述基于预设的最大反向负载率、非分布式电源有功出力、变压器或线路的用电负荷及变压器或线路的运行限值，确定分布式电源最大接入容量，具体包括如下步骤：

9、基于所述最大反向负载率、所述非分布式电源有功出力、变压器或线路的用电负荷及变压器或线路的运行限值，通过如下表达式确定分布式电源最大接入容量：

10、p′d＝λmse-pc+pl；

11、其中，p′d表示分布式电源最大接入容量，λm表示最大反向负载率，pc表示非分布式电源有功出力，pl表示变压器或线路的用电负荷，se表示变压器或线路的运行限值。

12、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤检测所述配电网是否具备接入分布式电源条件：

13、根据所述配电网当前时刻的分布式电源有功出力、非分布式电源有功出力、变压器或线路的用电负荷及变压器或线路的运行限值，计算所述配电网当前时刻的反向负载率；

14、当所述反向负载率小于或等于所述最大反向负载率时，判定所述配电网具备接入分布式电源条件；

15、当所述反向负载率大于所述最大反向负载率时，判定所述配电网不具备接入分布式电源条件。

16、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤对所述电压偏差进行评估：

17、根据所述配电网的电阻、电抗、所述新增分布式电源容量接入后的分布式电源有功出力、分布式电源无功出力和母线额定电压，计算电压偏差横分量和电压偏差纵分量；

18、根据所述电压偏差横分量和所述电压偏差纵分量，计算电压偏差值，并根据预设的正电压偏差极值和负电压偏差极值对所述电压偏差值进行评估；

19、当所述电压偏差值大于所述负电压偏差极值且小于所述正电压偏差极值时，判定所述电压偏差符合所述预设验证条件；

20、当所述电压偏差值小于或等于所述负电压偏差极值，或者所述电压偏差值大于或等于所述正电压偏差极值时，判定所述电压偏差不符合所述预设验证条件。

21、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤对所述频率偏差进行评估：

22、根据所述分布式电源最大接入容量、所述原始分布式电源容量及所述新增分布式电源容量接入后的分布式电源的发电机单位调节功率，计算频率偏差值；

23、根据预设的正频率偏差极值和负频率偏差极值对所述频率偏差值进行评估；

24、当所述频率偏差值大于所述负频率偏差极值且小于所述正频率偏差极值时，判定所述频率偏差符合所述预设验证条件；

25、当所述频率偏差值小于或等于所述负频率偏差极值，或者所述频率偏差值大于或等于所述正频率偏差极值时，判定所述频率偏差不符合所述预设验证条件。

26、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤对所述谐波电压含量进行评估：

27、根据预设的谐波电流允许值和间谐波电压含有率限值，分别对所述新增分布式电源容量接入后的谐波电流测量值和间谐波电压含有率测量值进行评估；

28、当所述谐波电流测量值小于所述谐波电流允许值，且所述间谐波电压含有率测量值小于所述间谐波电压含有率限值时，判定所述谐波电压含量符合所述预设验证条件；

29、当所述谐波电流测量值大于或等于所述谐波电流允许值，或者所述间谐波电压含有率测量值大于或等于所述间谐波电压含有率限值时，判定所述谐波电压含量不符合所述预设验证条件。

30、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤对所述电压波动进行评估：

31、根据所述配电网的母线额定电压、分布式电源接入功率变化量、分布式电源接入处的短路容量、分布式电源接入处的电压、等效阻抗的阻抗角、分布式电源功率因素角，计算电压波动值；

32、根据预设的最大电压波动限值和最小电压波动限值对所述电压波动值进行评估；

33、当所述电压波动值大于所述最小电压波动限值且小于所述最大电压波动限值时，判定所述电压波动符合所述预设验证条件；

34、当所述电压波动值小于或等于所述最小电压波动限值，或者所述电压波动值大于或等于所述最大电压波动限值时，判定所述电压波动不符合所述预设验证条件。

35、作为优选方案，所述方法具体通过如下步骤对所述三相不平衡度进行评估：

36、根据各分布式电源并网节点的三相线电压有效值和三相线电压有效平均值，计算三相电压不平衡度；

37、当所述三相电压不平衡度小于预设的三相电压不平衡度阈值时，判定所述三相不平衡度符合所述预设验证条件；

38、当所述三相电压不平衡度大于或等于所述三相电压不平衡度阈值时，判定所述三相不平衡度不符合所述预设验证条件。

39、作为优选方案，所述根据所述等级时间分布矩阵，计算各电能质量指标的客观权重值，具体包括如下步骤：

40、对所述等级时间分布矩阵进行预处理，并根据预处理后的等级时间分布矩阵，计算各电能质量指标的熵值；

41、根据各电能质量指标的熵值，计算各电能质量指标的差分系数；

42、根据各电能质量指标的差分系数和预设的调整参数，通过如下表达式计算各电能质量指标的客观权重值：

43、

44、其中，hj表示第j个电能质量指标的客观权重值，dj表示第j个电能质量指标的差分系数，β表示预设的调整参数，n表示电能质量指标的数量。

45、本发明实施例第二方面提供一种配电网分布式电源承载能力评估装置，包括：

46、等级时间分布矩阵构建模块，用于采集各分布式电源并网节点的运行数据，并基于预设的电能质量指标等级对照表，根据所述运行数据构建各电能质量指标的等级时间分布矩阵；其中，所述电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波电压含量、电压波动和三相不平衡度；所述等级时间分布矩阵中的各元素表示任意一个电能质量指标处于任意一个等级的持续时间；

47、指标选取模块，用于根据所述等级时间分布矩阵，计算各电能质量指标的客观权重值，并根据所述客观权重值选取若干待评估指标；

48、分布式电源最大接入容量确定模块，用于基于预设的最大反向负载率、非分布式电源有功出力、变压器或线路的用电负荷及变压器或线路的运行限值，确定分布式电源最大接入容量；

49、指标评估模块，用于当检测到配电网具备接入分布式电源条件时，根据所述分布式电源最大接入容量和所述配电网的原始分布式电源容量，确定新增分布式电源容量并接入所述配电网，基于各电能质量指标的预设验证条件，对若干所述待评估指标进行评估；

50、分布式电源承载能力确定模块，用于若各待评估指标均符合所述预设验证条件，则根据所述新增分布式电源容量和所述原始分布式电源容量，确定所述配电网的分布式电源承载能力；若任意一个待评估指标不符合所述预设验证条件，则降低所述新增分布式电源容量，直至各待评估指标均符合所述预设验证条件，并根据各待评估指标均符合所述预设验证条件时的新增分布式电源容量和所述原始分布式电源容量，确定所述配电网的分布式电源承载能力。

51、相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过明确配电网的分布式电源最大接入容量，并在分布式电源接入时对电能质量指标进行评估，能够基于指标评估结果合理地确定分布式电源承载能力，有助于减少配电网故障风险，避免因仿真计算或优化求解所造成的仿真工作量大或求解时间长的问题。