含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流计算方法

本发明属于光伏预测、三相配网潮流和概率潮流领域，具体的说是一种含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流计算方法。

背景技术：

1、随着新能源的大量接入使用，对于新能源发电的可控制愈加重视。光伏发电的功率受光照强度以及温度等众多因素的影响，其输出的功率具有不确定性。在能源消费需求多元化趋势下，配网负荷从单一的电力负荷转变为电、气、热等具有不确定性的多种类型负荷。

2、随着风、光等新能源接入电网，电网的运行状态的不确定性显著增加。而中压配网中性点采用非有效接地方式，占我国电网总量的80％以上。这些因素在配电网规划以及运行状态控制存在相关风险，因此，评估这些因素得到概率分布将对系统运行状态的评估具有重要意义。

3、现有的概率潮流算法中并不能很好的考虑新能源出力的实施效应，仅为模糊性处理，从而对于结果会存在一定的误差。而我国中压配网的中性点一般采用非有效接地，占电网总量的80％以上，其中大多为中性点不接地或经消弧线圈接地；现有的潮流算法大多忽略中性点参数或假设运行在理想状态下，但并没有考虑中性点电压的偏移对配网潮流的影响。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流计算方法，以期通过对中压配电网络在光伏接入下的潮流计算来得到对整个系统的概率潮流分布，从而对配网的运行状态进行评估预测，进而能够对于配电网络在新能源接入下的安全性进行评估。

2、本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

3、本发明一种含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流计算方法的特点在于，包括以下步骤：

4、步骤1，获取归一化后的光伏电站功率的历史数据集{zt|t＝1,2,…,t}，其中，zt表示第t个光伏电站功率数据，t表示数据的个数；

5、步骤2，获取影响因素的数据集{hg|g＝1,2,…,τ}，其中，hg表示第g个影响因素，τ表示影响因素的个数；

6、步骤2.1，利用式(1)得到hg的权重wg：

7、

8、式(1)中，hg为第g个影响因素的信息熵，并通过式(2)得到，hg′表示第g’个影响因素的信息熵；为所有信息熵的平均值；表示的35次幂；

9、

10、式(2)中，fg为第g个影响因素的比重，由式(3)得到；

11、

12、步骤2.2，利用式(4)得到加权后的第g个影响因素sg：

13、sg＝wgfg                             (4)

14、步骤3，利用lightgbm算法对sg进行预测，得到第g个影响因素sg的预测值sg；

15、步骤4，通过kde方法对sg进行拟合后，得到光伏出力的概率密度函数f(ppi)；其中，ppi表示光伏出力的有功功率；

16、步骤5，利用概率密度函数f(ppi)上的t个光伏出力的有功功率{xt|t＝1,2,…,t}组成原始空间变量；其中，xt表示第t个光伏出力的有功功率；

17、步骤6，将xt作为三相配网中某一节点的任意一相的有功负荷，构建单相光伏接入的三相配网的潮流模型；

18、步骤7，根据三相配网潮流模型中的电压和网络参数，利用式(5)得到被积函数f(ζ，β)：

19、

20、式(5)中，ζ表示估计点的积分位置，β表示单相光伏接入点的位置，λ表示a、b、c相中的任意一相；表示节点i的λ相电压；表示的共轭；q表示a、b、c相；表示节点j的q相电压的共轭；表示光伏接入点位置β的电压的共轭；表示节点i的q相与中性点之间的负荷等值导纳的共轭；表示节点i与节点j之间的导纳矩阵的共轭；

21、利用式(6)得到估计点的位置ζ：

22、

23、式(6)中，ζk表示第k个估计点的积分位置，k＝0,1,…,l；l表示估计点的个数；表示第k个估计点ζk的权重；f(ζk，β)表示第k个估计点ζk的被积函数；

24、步骤8，利用nataf逆变换得到ζk在原始空间变量上的映射矩阵{xt,k|t＝1,2,…,t}；其中，xt,k表示ζk在xt上的映射；

25、步骤9，利用所述潮流模型对xt,k进行第k次确定性潮流计算，得到第t个光伏出力的有功功率xt的第k次潮流分布x(t,k)；

26、步骤10，利用式(7)计算潮流分布的期望μx和υ阶矩

27、

28、式(7)中，eμ表示映射矩阵{xt,k|t＝1,2,…,t}的期望值；e(x(t,k))表示第k次潮流分布x(t,k)的均值；μe(t)为xt的期望值；

29、步骤11，采用gram-charlier级数拟合υ阶矩得到三相配网的潮流概率分布。

30、本发明所述的含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流计算方法的特点也在于，所述步骤6包括：

31、步骤6.1，利用式(8)得到节点i接入第t个光伏出力的有功功率xt的中性点电压uin：

32、

33、式(8)中，p表示接入单相光伏所对应的某一相；m表示除p相外的任意一相；表示节点i的m相电压的初值；yipn表示节点i的p相与中性点之间的负荷等值导纳；yimn表示节点i的m相与中性点之间的负荷等值导纳；yin表示节点i的中性点对地导；i＝1,2,…,n，其中，n表示节点数；

34、步骤6.2，利用式(9)得到节点i的未接入xt的中性点电压的初值

35、

36、式(9)中，表示节点i的q相电压的初始值；yiqn表示节点i的q相与中性点之间的负荷等值导纳；

37、步骤6.3，利用式(10)得到节点i的p相接入单相光伏的有功功率不平衡量δpip、无功功率不平衡量

38、

39、式(10)中，表示节点i的p相电压值；1i为虚数单位；φ表示功率因素角；θp表示p相电压的相角；θn表示中性点的电压相角；

40、步骤6.4，利用式(11)得到节点i未接入xt的有功功率不平衡量δpiq、无功功率不平衡量

41、

42、式(11)中，gijqa表示节点i的q相和节点j的a相之间的电导；bijqa表示节点i的q相和节点j的a相之间的电纳；gijqb表示节点i的q相和节点j的b相之间的电导；bijqb表示节点i的q相和节点j的b相之间的电纳；gijqc表示节点i的q相和节点j的c相之间的电导；bijqc表示节点i的q相和节点j的c相之间的电纳；sinθiqja表示节点i的q相和节点j的a相之间相角差的正弦值；cosθiqja表示节点i的q相和节点j的a相之间相角差的余弦值；sinθiqjb表示节点i的q相和节点j的b相之间相角差的正弦值；cosθiqjb表示节点i的q相和节点j的b相之间相角差的余弦值；sinθiqjc表示节点i的q相和节点j的c相之间相角差的正弦值；cosθiqjc表示节点i的q相和节点j的c相之间相角差的余弦值；表示节点i的q相与中性点之间的电导；表示节点i的q相与中性点之间的电纳；sinθiqn表示节点i的q相与中性点之间相角差的正弦值；cosθiqn表示节点i的q相与中性点之间相角差的余弦值；表示节点i的q相电压；表示节点j的a相电压；表示节点j的b相电压；表示节点j的c相电压；uin表示节点i的中性点电压；

43、步骤6.5，利用式(12)修正节点i的中性点电压uin在第ε次潮流迭代下的计算值

44、

45、式(12)中，表示第ε-1潮流迭代下节点i的q相与中性点之间的负荷导纳值；

46、步骤6.6，利用式(13)得到单相光伏接入点位置β的p相电压

47、

48、式(13)中，giβ表示节点i和β之间的电导值；biβ表示节点i和β之间的电纳值；pip表示节点i的p相有功功率注入量；表示节点i的p相无功功率注入量；表示接入点位置β的上一个节点的p相电压值；

49、步骤6.7，利用式(14)得到接入点位置β的三相负荷不平衡度νo(β)：

50、

51、式(14)中，uβn为接入点位置β的中性点电压，由式(15)得到；

52、

53、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述不对称中压三相配网概率潮流计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

54、本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述不对称中压三相配网概率潮流计算方法的步骤。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

56、1、本发明提供的含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流方法，能够保留光伏发电的波动性以及间歇性问题，考虑光伏发电的相关因素问题对于出力的影响，从而建立了准确的光伏出力预测模型，可以量化评价光伏的不确定因素，减少并网后对于系统的危险程度，提高并网的稳定性。

57、2、本发明提供的含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流方法，能够考虑中性点电压偏移对于潮流结果的影响，从而避免了中性点电压相角变化对于潮流的同时不增加系统内存，不影响潮流收敛性结果；同时考虑光伏接入位置的不确定定义得到三相电压不平衡度曲线，量化三相负荷不对称影响因素，从而可以改善三相的不平衡度对于潮流所带来的影响。

58、3、本发明提供的本发明提供的含单相光伏接入的不对称中压三相配网概率潮流方法具有实际性效果，适合大部分光伏出力模型而且适用于大部分中性点不直接接地的配电网，从而改善中性点不直接接地对配网系统的潮流的影响和光伏接入系统的风险性，提高系统的稳定性以及安全性。