一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，包括：S1、基于分布式電源隨機出力模型分別對配電網所包含的各分布式電源的出力大小進行隨機采樣，得到各分布式電源出力抽樣集；S2、根據各分布式電源出力抽樣集，結合配電網拓撲參數，得到配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標；S3、基于所述N組脆弱性評價指標，計算各脆弱性評價指標的熵值和方差，分別歸一化后求平均值，得到各脆弱性評價指標的第一權重；S4、采用層次分析法得到各脆弱性評價指標的第二權重；S5、將第一權重和第二權重加權求和，歸一化后得到各脆弱性評價指標的綜合權重；S6、基于配電網各節(jié)點的脆弱性評價指標及其綜合權重，得到配電網各節(jié)點的脆弱性評價結果，準確性較高。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法
本專利技術屬于配電網設計領域，更具體地，涉及一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法。
技術介紹
配電網是電力系統(tǒng)的重要組成部分，隨著分布式電源的接入及配電網規(guī)模的不斷擴大，配電網復雜度日益提高，由于潮流的不確定性與節(jié)點間電氣量的相互影響，配電網系統(tǒng)的脆弱性特征正在日益顯現(xiàn)，其安全性與可靠性面臨挑戰(zhàn)，開展配電網節(jié)點脆弱性評價，具有重要的理論與現(xiàn)實意義。在現(xiàn)有的研究中，脆弱性評價方法主要側重于輸電網方面，輸電網節(jié)點脆弱性評價方法較為成熟。由于輸電網一般由多個環(huán)網構成，具有結構復雜的特點，而配電網正常情況下則是開環(huán)運行，拓撲結構為輻射狀，所以不能直接將輸電網脆弱性評價方法應用在配電網節(jié)點中；另一方面，現(xiàn)有的配電網脆弱性評價方法中，并未考慮配電網輻射狀的拓撲條件，也未考慮分布式電源出力隨機性對配電網脆弱性的影響，在實際應用中，配電網節(jié)點脆弱性評價結果的準確性較低。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其目的在于解決現(xiàn)有技術由于未考慮配電網輻射狀的拓撲條件和分布式電源出力隨機性對配電網脆弱性的影響而導致的在實際應用中配電網節(jié)點脆弱性評價結果的準確性較低的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，包括以下步驟：S1、基于分布式電源隨機出力模型分別對配電網所包含的各分布式電源的出力大小進行隨機采樣，得到各分布式電源出力抽樣集；其中，各分布式電源出力抽樣集中的樣本數量均為正整數N；分布式電源包括光伏發(fā)電機組和風力發(fā)電機組；分布式電源隨機出力模型包括：風力發(fā)電隨機出力模型和光伏發(fā)電隨機出力模型；S2、根據各分布式電源出力抽樣集，結合配電網拓撲參數，得到配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標；脆弱性評價指標包括：節(jié)點貢獻效率指標、功率介數指標、網絡凝聚度指標和功率損耗指標；S3、基于N組配電網各節(jié)點的脆弱性評價指標，計算各脆弱性評價指標的熵值和方差，將所得熵值和方差分別歸一化后求平均值，得到各脆弱性評價指標的第一權重；S4、采用層次分析法得到各脆弱性評價指標的第二權重；S5、將所得第一權重和第二權重加權求和，歸一化后得到各脆弱性評價指標的綜合權重；S6、基于配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標和各脆弱性評價指標的綜合權重，得到配電網各節(jié)點的脆弱性評價結果。進一步優(yōu)選地，上述S1包括以下步驟：S11、基于分布式電源隨機出力模型，得到分布式電源出力分布的概率特性，進而得到N個等概率區(qū)間；S12、對上述等概率區(qū)間中的任一概率區(qū)間[(l-1)/N,l/N]，隨機抽取一個數pi，表示為：其中，1≤l≤N，q為位于區(qū)間[0,1]且均勻分布的隨機變量；S13、將pi帶入分布式電源隨機出力模型中的概率分布函數的反函數中，得到pi對應的分布式電源隨機出力大小xi，表示為：xi＝F-1(pi)；S14、重復步驟S12-S13，直至得到N個分布式電源隨機出力，構成分布式電源隨機出力大小的抽樣集。進一步優(yōu)選地，風力發(fā)電隨機出力模型為：Fw(v)＝1-exp[-(v/c)k]其中，F(xiàn)w(v)為風速的概率分布函數，v為風速，c為威布爾分布尺度參數，k為威布爾分布形狀參數，Pw(v)為風力發(fā)電機組的實際出力，vci為風機的切入速度，vco為風機的切出速度，Pr為風力發(fā)電機組的額定輸出功率，vr為風機的額定速度。進一步優(yōu)選地，光伏發(fā)電隨機出力模型為：其中，fL(Pa)為光伏出力的概率密度函數，Pa為光伏發(fā)電機組的實際光伏出力，Γ(·)為貝塔分布，α與β為貝塔分布的形狀參數，Pmax為光伏發(fā)電機組的最大光伏出力。進一步優(yōu)選地，節(jié)點i的節(jié)點貢獻效率指標為：其中，Dei為節(jié)點i的度，δij為配電網拓撲所對應的鄰接矩陣中的相應元素，Dej為節(jié)點j的度，g為配電網節(jié)點的平均度值，Ij和Ii分別為節(jié)點j和節(jié)點i的網絡效率，n為配電網的總節(jié)點數，djb為節(jié)點j與節(jié)點b之間的最短距離。進一步優(yōu)選地，節(jié)點i的功率介數指標為：其中，V1為等值電源節(jié)點集合，V2為等值負荷節(jié)點集合，Sj為等值電源節(jié)點j處的出力，Sb為負荷節(jié)點b處消耗的功率，S為配電網電力系統(tǒng)基準容量，Rjb(i)為節(jié)點i是否經過節(jié)點j與節(jié)點b之間的最短路徑的比較函數，若經過，則Rjb(i)＝1，反之，Rjb(i)＝0；其中，等值電源節(jié)點包括：光伏發(fā)電機組、風力發(fā)電機組和輸電網電源所連接的配電網節(jié)點。進一步優(yōu)選地，節(jié)點i的功率損耗指標為：其中，n為配電網的總節(jié)點數，V1為等值電源節(jié)點集合，Sj為等值電源節(jié)點j處的出力，Ssum為等值電源節(jié)點集合中所有等值電源節(jié)點處的出力之和，Ej(i)為節(jié)點i是否與等值電源節(jié)點j相連的判斷函數，若相連，則Ej(i)＝1，反之，Ej(i)＝0；其中，等值電源節(jié)點包括：光伏發(fā)電機組、風力發(fā)電機組和輸電網電源所連接的配電網節(jié)點。進一步優(yōu)選地，第j個脆弱性評價指標的第一權重ωj為：其中，為節(jié)點i的第j個脆弱性評價指標的期望，η為大于0的預設常數，Vij為節(jié)點i的第j個脆弱性評價指標的方差，Dijm為第m組配電網各節(jié)點的脆弱性評價指標中節(jié)點i的第j個脆弱性評價指標。進一步優(yōu)選地，第j個脆弱性評價指標的綜合權重為：其中，ωj為第j個脆弱性評價指標的第一權重，fj為第j個脆弱性評價指標的第二權重，μ為第二權重相對第一權重的比例系數。進一步優(yōu)選地，上述S6包括：計算配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標的期望值，并結合各脆弱性評價指標的綜合權重，采用模糊綜合評價法、TOPSIS灰色關聯(lián)度法或多維正態(tài)云模型評價法，得到配電網各節(jié)點的脆弱性評價結果。總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：1、本專利技術提供了一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，考慮了分布式電源出力隨機性對配電網脆弱性的影響，基于分布式電源隨機出力模型分別對配電網所包含的各分布式電源的出力大小進行隨機采樣，得到各分布式電源出力抽樣集；以復雜網絡理論為基礎，針對配電網輻射狀的拓撲條件提出了節(jié)點貢獻效率指標、功率介數指標、網絡凝聚度指標和功率損耗指標等脆弱性評價指標，并結合各分布式電源出力抽樣集，得到各脆弱性評價指標的分布特性，其分布特性為配電網各節(jié)點的脆弱性評價提供了依據。本專利技術不僅考慮了多指標對節(jié)點脆弱性的影響，克服了單一指標的片面性，還考慮了分布式電源隨機出力特性對節(jié)點脆弱度的影響，在實際應用中配電網節(jié)點脆弱性評價結果的準確性較高。2、本專利技術所提供配電網節(jié)點脆弱性評價方法還可以拓展到配電網各線路上，同樣可以實現(xiàn)對配電網各線路的脆弱性進行準確評估。附圖說明圖1是本專利技術實施例所提供的一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法流程圖；圖2是本專利技術實施例中所提供的在IEEE123本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其特征在于，包括以下步驟：/nS1、基于分布式電源隨機出力模型分別對配電網所包含的各分布式電源的出力大小進行隨機采樣，得到各分布式電源出力抽樣集；其中，所述抽樣集中的樣本數量為N；所述分布式電源包括光伏發(fā)電機組和風力發(fā)電機組；所述分布式電源隨機出力模型包括：風力發(fā)電隨機出力模型和光伏發(fā)電隨機出力模型；/nS2、根據所述各分布式電源出力抽樣集，結合配電網拓撲參數，得到所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標；所述脆弱性評價指標包括：節(jié)點貢獻效率指標、功率介數指標、網絡凝聚度指標和功率損耗指標；/nS3、基于所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標，計算各脆弱性評價指標的熵值和方差，將所述熵值和方差分別歸一化后求平均值，得到各脆弱性評價指標的第一權重；/nS4、采用層次分析法得到各脆弱性評價指標的第二權重；/nS5、將所述第一權重和所述第二權重加權求和，歸一化后得到各脆弱性評價指標的綜合權重；/nS6、基于所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標和所述各脆弱性評價指標的綜合權重，得到所述配電網各節(jié)點的脆弱性評價結果。/n

【技術特征摘要】
1.一種配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1、基于分布式電源隨機出力模型分別對配電網所包含的各分布式電源的出力大小進行隨機采樣，得到各分布式電源出力抽樣集；其中，所述抽樣集中的樣本數量為N；所述分布式電源包括光伏發(fā)電機組和風力發(fā)電機組；所述分布式電源隨機出力模型包括：風力發(fā)電隨機出力模型和光伏發(fā)電隨機出力模型；
S2、根據所述各分布式電源出力抽樣集，結合配電網拓撲參數，得到所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標；所述脆弱性評價指標包括：節(jié)點貢獻效率指標、功率介數指標、網絡凝聚度指標和功率損耗指標；
S3、基于所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標，計算各脆弱性評價指標的熵值和方差，將所述熵值和方差分別歸一化后求平均值，得到各脆弱性評價指標的第一權重；
S4、采用層次分析法得到各脆弱性評價指標的第二權重；
S5、將所述第一權重和所述第二權重加權求和，歸一化后得到各脆弱性評價指標的綜合權重；
S6、基于所述配電網各節(jié)點的N組脆弱性評價指標和所述各脆弱性評價指標的綜合權重，得到所述配電網各節(jié)點的脆弱性評價結果。


2.根據權利要求1所述的配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其特征在于，所述S1包括以下步驟：
S11、基于分布式電源隨機出力模型，得到分布式電源出力分布的概率特性，進而得到N個等概率區(qū)間；
S12、對所述等概率區(qū)間中的任一概率區(qū)間[(l-1)/N,l/N]，隨機抽取一個數pi，表示為：



其中，1≤l≤N，q為位于區(qū)間[0,1]且均勻分布的隨機變量；
S13、將pi帶入分布式電源隨機出力模型中的概率分布函數的反函數中，得到pi對應的分布式電源隨機出力大小xi，表示為：xi＝F-1(pi)；
S14、重復步驟S12-S13，直至得到N個分布式電源隨機出力，構成分布式電源隨機出力大小的抽樣集。


3.根據權利要求1或2所述的配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其特征在于，所述風力發(fā)電隨機出力模型為：
Fw(v)＝1-exp[-(v/c)k]



其中，F(xiàn)w(v)為風速的概率分布函數，v為風速，c為威布爾分布尺度參數，k為威布爾分布形狀參數，Pw(v)為風力發(fā)電機組的實際出力，vci為風機的切入速度，vco為風機的切出速度，Pr為風力發(fā)電機組的額定輸出功率，vr為風機的額定速度。


4.根據權利要求1或2所述的配電網節(jié)點脆弱性評價方法，其特征在于，所述光伏發(fā)電隨機出力模型為：



其中，fL(Pa)為光伏出力的概率密度函數，Pa為光伏發(fā)電機組的實際光伏出力，Γ(·)為貝塔分布，α與β為貝塔分布的形狀參數...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王子欣，苗世洪，王磊，孫芊，牛榮澤，徐銘銘，李宗峰，
申請(專利權)人：華中科技大學，國網河南省電力公司電力科學研究院，國網河南省電力公司，國家電網有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42