交直流混合微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度評估指標(biāo)體系及方法

2018-03-07 15:09:20 電網(wǎng)技術(shù) 　點(diǎn)擊量：評論 (0)

摘要：網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度是交直流混合微電網(wǎng)構(gòu)建與運(yùn)行的基礎(chǔ),可體現(xiàn)系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)合理性以及抗干擾能力。在定義網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度和描述其表現(xiàn)的基礎(chǔ)

圖4交直流混合微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)2

表1電源容量分配方案

從圖3、4可以看出,2個結(jié)構(gòu)的差別在于,結(jié)構(gòu)2中2個直流微網(wǎng)母線是通過DC開關(guān)相連接的,促使2個微網(wǎng)的電氣距離變小,負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。

4.1.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算

根據(jù)微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2以及benchmark微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),計算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平的各二級指標(biāo)值。每個交流微網(wǎng)的負(fù)荷總功率為116.4kW,每個直流微網(wǎng)的負(fù)荷總功率為118.4kW,結(jié)合表1中電源容量的分配方案,計算電源配置合理性和系統(tǒng)備用水平的各二級指標(biāo)值。根據(jù)圖5,列出2種結(jié)構(gòu)的鄰接矩陣,求出特征值,進(jìn)而得到自然連通度。計算微網(wǎng)1的元件合格率時,由于其各子微網(wǎng)沒有直接連通,導(dǎo)致變壓器或整流器故障或切除后,該微網(wǎng)無法得到主網(wǎng)或其它微網(wǎng)的備用支持,有6個元件會導(dǎo)致這種情況,因此元件合格率為60/66,同理微網(wǎng)3的元件合格率為64/66。通過計算得到的原始數(shù)據(jù)如表2所示,基準(zhǔn)值與狀態(tài)值見附錄。

圖5 2種結(jié)構(gòu)的圖

表2指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)

4.2權(quán)重計算

對各二級指標(biāo)進(jìn)行主成分分析時,取累計貢獻(xiàn)率超過85%時前p個主成分可體現(xiàn)所有指標(biāo)。經(jīng)計算,各微電網(wǎng)的一級指標(biāo)狀態(tài)值如表3所示。

4.3計算結(jié)果及分析

經(jīng)計算,各微網(wǎng)的一級指標(biāo)狀態(tài)值、權(quán)重及總得分如表4所示。可以看出,對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平,微網(wǎng)3較低,主要由于其所加支路導(dǎo)致關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分布距離比和關(guān)鍵支路分布距離比變小;對于電源配置合理性,微網(wǎng)1較低,因?yàn)槿萘糠桨?相對方案2的合理性更低;對于系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)程度,結(jié)構(gòu)2所加支路促使微網(wǎng)3的聯(lián)絡(luò)程度更高;對于系統(tǒng)備用水平,方案2的備用容量更大,使微網(wǎng)2和3的備用水平更高;對于故障自愈能力,結(jié)構(gòu)2的支路更多,負(fù)荷可轉(zhuǎn)移路徑更多,因此自愈能力更強(qiáng)。對比各一級指標(biāo)的權(quán)重,可以得出,電源配置合理性對堅強(qiáng)度的影響最大,其次是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平。

觀察總得分可知,微網(wǎng)3的得分最高,微網(wǎng)2次之,微網(wǎng)1最低,微網(wǎng)2和微網(wǎng)3的網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度處于較高水平,微網(wǎng)1則處于中等水平。因?yàn)槿萘糠桨?相對于方案1在電源配置合理性和系統(tǒng)備用水平上有優(yōu)勢;結(jié)構(gòu)2相對于結(jié)構(gòu)1在系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)程度和故障自愈能力上有優(yōu)勢,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平下的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分布距離比和關(guān)鍵支路分布距離比上有劣勢。因此,微網(wǎng)1相對于微網(wǎng)2和微網(wǎng)3,堅強(qiáng)度較低;微網(wǎng)3相對于微網(wǎng)2,堅強(qiáng)度略高。根據(jù)以上分析,評估結(jié)果與理論分析一致,所以該評估方法可有效評估某交直流混合微電網(wǎng)的堅強(qiáng)度,具有一定的可信度。

若單一地用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平說明網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度,微網(wǎng)1和微網(wǎng)2的水平一致,且比微網(wǎng)3大,與各微網(wǎng)的整體水平不符,且不能區(qū)分微網(wǎng)1和微網(wǎng)2;若單一地用系統(tǒng)備用水平說明網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度,則不能體現(xiàn)三者結(jié)構(gòu)對堅強(qiáng)度的影響,因此,本評價體系更加客觀、全面。

4.4抗毀能力的對比

以圖5中支路0-1、1-2、2-3、3-4、4-5和6-7為例,從0-1開始對支路進(jìn)行故障處理,計算故障支路數(shù)為1到6時各微網(wǎng)的得分變化率,結(jié)果如

圖6所示。得分變化率可以體現(xiàn)系統(tǒng)的抗毀能力,得分變化率越小,抗毀能力越好。

可以觀察到,微網(wǎng)3的得分變化率始終最小,

圖6隨故障支路數(shù)變化的各微網(wǎng)的得分變化率

微網(wǎng)1在多數(shù)情況下得分變化率最高,說明微網(wǎng)3相對微網(wǎng)1和微網(wǎng)2的抗毀能力較強(qiáng)。因此,堅強(qiáng)度越高,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與容量合理性越強(qiáng),其抗毀能力越強(qiáng)。

4.5獨(dú)立信息熵權(quán)法的優(yōu)勢

表5熵權(quán)法和獨(dú)立信息熵權(quán)法的權(quán)重

Tab.5Entropyweightandindependentinformation-entropyweight

電源配置合理性和系統(tǒng)備用水平存在一定的相關(guān)性,而EW權(quán)重中兩者的權(quán)值較大,并不合理。通過計算獨(dú)立信息水平對其矯正,其獨(dú)立信息比率較小,使兩者的IIE權(quán)重變小。因此,獨(dú)立信息熵權(quán)法的權(quán)重更加合理,其擁有現(xiàn)有線性客觀賦權(quán)法的所有優(yōu)點(diǎn),可同時依據(jù)數(shù)據(jù)的獨(dú)立信息和變異程度進(jìn)行評價。指標(biāo)數(shù)據(jù)所提供的獨(dú)立信息越多,權(quán)重越大;指標(biāo)信息的波動程度越大,權(quán)重越大。該方法可充分體現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的特點(diǎn),豐富當(dāng)前客觀評價體系。

5結(jié)語

本文基于結(jié)構(gòu)和容量的合理性,根據(jù)堅強(qiáng)度的各需求層次建立了交直流混合微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度評估指標(biāo)體系。并運(yùn)用基于IIE-AHP-PCA的分層組合評價法,對構(gòu)建的三個交直流混合微電網(wǎng)進(jìn)行堅強(qiáng)度評估。通過算例分析得到以下結(jié)論：

1）該指標(biāo)體系可對交直流混合微電網(wǎng)進(jìn)行有效評估,各指標(biāo)可系統(tǒng)地體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度的不同特征,相對于單一用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平或系統(tǒng)備用水平來說明網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度,該方法更加客觀、全面。

2）電源配置合理性對網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度的影響最大,其次是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平。

3）網(wǎng)絡(luò)堅強(qiáng)度越高,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與容量合理性越強(qiáng),其抗毀能力越強(qiáng)。

4）獨(dú)立信息熵權(quán)法可同時體現(xiàn)數(shù)據(jù)的波動程度和獨(dú)立程度,使權(quán)重更加合理。

原標(biāo)題:華北電力大學(xué)朱永強(qiáng)：如何使交直流混合微電網(wǎng)足夠堅強(qiáng)？

責(zé)任編輯：lixin

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