分布式电源的配电系统电能质量概率评估

分布式电源的配电系统电能质量概率评估

在可再生资源等新型能源不断得到开发和有效利用的刺激下，电力系统配电网中分布式电源得到了广泛的应用，人们在享受其提供的便利的同时也面临着新的问题，例如对配电网系统电能质量构成影响的因素变得更多，所以结合现有相关技术成果确定能够对电能质量进行有效评估的方法成为现阶段人们共同关注的问题，文章以此为出发点，通过分布式电源的配电系统电能电压质量的概率评估、基于马尔可夫链-蒙特卡罗法的系统谐波概率评估和分布式电源配电系统电能质量综合概率评估三个方面结合个人经验展开分析，为推动分布式电源在电网中广泛应用，提升配电系统电能质量作出努力。

标签：分布式电源；配电系统；电能质量；概率评估

前言

由于配电系统中分布式电源输出具有随机性且负荷会发生随机变化，所以其节点电压的相关概率特征值需要被准确评估，以此保证系统电能的质量，现阶段随着人们生产生活水平的提升，对电能质量设定的标准逐渐升高，所以分布式电源的配电系统电能质量概率评估具有重要的现实意义。

1 分布式电源的配电系统电能电压质量的概率评估

分布式电源受外界环境随机波动的影响其输出功率会发生随机波动，使电网电压产生随机变化，而传统的电能质量评估方法在此中应用会非常复杂，文章将概率潮流思想引入，其常规解法分为模拟、分析、近似三种，文章选用近似法中的点估计法对分布式电源的配电系统电能质量进行概率评估，其中风力发电机的功率输出概率模型为：

其中up代表有功功率的均值，？滓2P代表有功功率的方差[1]。将点估计法代入進行概率潮流的求解，可得出随机变量Xi规格化的第j阶中心距等于Xi 变量在M函数上的概率与其点标准差之间的比值，而随机变量Xi规格化的第j 阶中心距等于Xi变量在M函数上的概率可以表示成

由此可以获取随机变量的偏度系数，此时将改进型2n点估计法带入其中，经过计算可以获取估计点相对应的位置系数和概率，在此基础上将随机变量的均值和标准差代入xi，j=？滋i+？孜i，k？滓i中，其中ui代表均值，？滓i代表标准差，可以实现对功率估计点的取值[2]。获取配电系统各个节点对应于不同注入功率时的电压值，及其相应的概率，将其带入电力系统概率潮流方程的求解公式，可计算出最终的节点电压统计值，根据随机变量的各阶半不变量可以用不高于自己阶数的各阶距表示，获取各阶半不变量，再利用Cornish-Fisher级数展开可对概率分布函数上的分为点进行表示，获取最终各个概率分布函数值，依次确定各节点电压越限的概率。

2 基于马尔可夫链-蒙特卡罗法的系统谐波概率评估

配电系统运行过程中，受接入系统负荷中以谐波源形式存在的非线性负荷的影响，会使其自身产生谐波电流，影响其电能的质量，而分布式电源作为利用电力电子变流设备实现与电网相连接的设备，使原本谐波值固定的谐波源开始产生随机的波动，使其产生的电能质量问题更加严重，在外界环境的影响下，其除随机性外又具有了动态性的特征，由于谐波电流会受到谐波次数、个体谐波负荷源比例、个体大小等因素的影响，所以综合负荷种的非线性负荷谐波电流可以表示为dfh·■（ai·Ih（i）），其中m代表个体谐波的总数量，h代表产生谐波电流的次数，dfh代表种类因数，ai代表权重系数，Ih（i）代表独立的谐波源所对应的谐波电流[3]。由于线性负荷对谐波电流的畸形等级产生直接的影响，所以综合负荷种非线性负荷的功率需求量的参与因数与综合负荷种的非线性负荷谐波电流的乘积就可视为总和负荷中非线性负荷与线性负荷所占总负荷比例对某点的谐波注入电流所产生的影响，马尔可夫链蒙特卡罗法其以Bayes公式为基础，可以较理想的解决高维概率分布抽样问题，利用其进行分布式电源的配电系统电能质量概率评估，在获取电流概率模型的基础上，对分布进行抽样，计算出其与基波电流比值的标准差和均差，在初值确定的情况下，进行连续的迭代，直至形成马尔科夫链的平稳分布，并结合后面相关状态可以对函数期望值进行估计的原理，获取其概率统计的相关数据，由此使分布式电源配电系统电能存在的谐波问题得以有效的评估。

3 分布式电源配电系统电能质量综合概率评估

电能质量综合评估可分为单项和多项两种，其中多项可以对电网或系统整体或其中某部分在一段时间内的供电状态进行反应，而且直接显示出负荷用电设备的运行性能和工作状态，所以是现阶段电能质量综合评估的主要方法，模糊数学法、人工神经网络法、物源分析法等都是其较常使用的评估方法，考虑权重计算对主观意见的依赖，熵值赋权法也得到了广泛的应用，以样本集约化的熵权法为基础的电能质量评估，为避免“维数祸根”的出现，使用“集中约束”，并对涵盖率数值的指标进行处理，简化过于复杂的随机过程，为实现高维空间点以投射的方式变换至低维空间，使用投影寻踪法[4]。EZ代表Zi的均值，Zi为xij的投影值，xij代表第i个样本中第j个指标，（a）等于反应样本集xij相对应等级yi之间的相关系数，分布式电源配电系统中要保证电能质量，要对网络中各条供电馈线进行准确全面的评估，而受分布式电源高渗透性的影响，需要结合分布式电源的特点进行评估，尤其是其不同的能源形式，所以综合性评估要针对供电馈线和分布式电源接入点两个方面，以我国各个等级的电能质量指标为依据，选取质量指标样本对应的指标元素和等级数值，在对其归一化处理后，可以消除指标之间的量纲影响，将其带入投影寻踪法的投影目标函数，并求解，获取所有相关指标对应的投影方向，换言之获取数据综合集约化的系数，确定集约化后配电系统质量综合贡献值，对其修正后获取修正后的投影值，进而对分布式电源的各条供电馈线和分布式电源特点进行综合的概率评估，实现对配电系统电能质量的综合评估。

4 结束语

通过上述分析可以发现，分布式电源的配电系统电能质量概率评估是分布式电源广泛应用于配电系统过程中所产生的新问题，如果得不到有效的解决，将不能保证电能质量满足人们的实际需求，不利于电力系统的正常运行，而具体的概率评估又要结合影响电能质量的相关因素共同进行，所以整个过程较复杂，应以发展的眼光对待。

参考文献

[1]王昌照.含分布式电源配电网故障恢复与可靠性评估研究[D].广州：华南理工大学，2015.

[2]刘宣宣.分布式电源对配电系统电能质量的作用机理研究[D].保定：华北电力大学，2007.

[3]张鑫.含分布式电源的配电系统概率可靠性评估[D].天津：天津大学，2014.

[4]张，李庚银，魏军强.考虑分布式电源随机特性的配电网电压质量概率评估[J].中国电机工程学报，2013，13：150-156.