分布式電源的配電系統電能質量概率評估

摘 要：在可再生資源等新型能源不斷得到開發和有效利用的刺激下，電力系統配電網中分布式電源得到了廣泛的應用，人們在享受其提供的便利的同時也面臨著新的問題，例如對配電網系統電能質量構成影響的因素變得更多，所以結合現有相關技術成果確定能夠對電能質量進行有效評估的方法成為現階段人們共同關注的問題，文章以此為出發點，通過分布式電源的配電系統電能電壓質量的概率評估、基于馬爾可夫鏈-蒙特卡羅法的系統諧波概率評估和分布式電源配電系統電能質量綜合概率評估三個方面結合個人經驗展開分析，為推動分布式電源在電網中廣泛應用，提升配電系統電能質量作出努力。

關鍵詞：分布式電源；配電系統；電能質量；概率評估

前言

由于配電系統中分布式電源輸出具有隨機性且負荷會發生隨機變化，所以其節點電壓的相關概率特征值需要被準確評估，以此保證系統電能的質量，現階段隨著人們生產生活水平的提升，對電能質量設定的標準逐漸升高，所以分布式電源的配電系統電能質量概率評估具有重要的現實意義。

1 分布式電源的配電系統電能電壓質量的概率評估

分布式電源受外界環境隨機波動的影響其輸出功率會發生隨機波動，使電網電壓產生隨機變化，而傳統的電能質量評估方法在此中應用會非常復雜，文章將概率潮流思想引入，其常規解法分為模擬、分析、近似三種，文章選用近似法中的點估計法對分布式電源的配電系統電能質量進行概率評估，其中風力發電機的功率輸出概率模型為：

其中up代表有功功率的均值，？滓2P代表有功功率的方差[1]。將點估計法代入進行概率潮流的求解，可得出隨機變量Xi規格化的第j階中心距等于Xi變量在M函數上的概率與其點標準差之間的比值，而隨機變量Xi規格化的第j階中心距等于Xi變量在M函數上的概率可以表示成

由此可以獲取隨機變量的偏度系數，此時將改進型2n點估計法帶入其中，經過計算可以獲取估計點相對應的位置系數和概率，在此基礎上將隨機變量的均值和標準差代入xi，j=？滋i+？孜i，k？滓i中，其中ui代表均值，？滓i代表標準差，可以實現對功率估計點的取值[2]。獲取配電系統各個節點對應于不同注入功率時的電壓值，及其相應的概率，將其帶入電力系統概率潮流方程的求解公式，可計算出最終的節點電壓統計值，根據隨機變量的各階半不變量可以用不高于自己階數的各階距表示，獲取各階半不變量，再利用Cornish-Fisher級數展開可對概率分布函數上的分為點進行表示，獲取最終各個概率分布函數值，依次確定各節點電壓越限的概率。

2 基于馬爾可夫鏈-蒙特卡羅法的系統諧波概率評估

配電系統運行過程中，受接入系統負荷中以諧波源形式存在的非線性負荷的影響，會使其自身產生諧波電流，影響其電能的質量，而分布式電源作為利用電力電子變流設備實現與電網相連接的設備，使原本諧波值固定的諧波源開始產生隨機的波動，使其產生的電能質量問題更加嚴重，在外界環境的影響下，其除隨機性外又具有了動態性的特征，由于諧波電流會受到諧波次數、個體諧波負荷源比例、個體大小等因素的影響，所以綜合負荷種的非線性負荷諧波電流可以表示為dfh·■（ai·Ih（i）），其中m代表個體諧波的總數量，h代表產生諧波電流的次數，dfh代表種類因數，ai代表權重系數，Ih（i）代表獨立的諧波源所對應的諧波電流[3]。由于線性負荷對諧波電流的畸形等級產生直接的影響，所以綜合負荷種非線性負荷的功率需求量的參與因數與綜合負荷種的非線性負荷諧波電流的乘積就可視為總和負荷中非線性負荷與線性負荷所占總負荷比例對某點的諧波注入電流所產生的影響，馬爾可夫鏈蒙特卡羅法其以Bayes公式為基礎，可以較理想的解決高維概率分布抽樣問題，利用其進行分布式電源的配電系統電能質量概率評估，在獲取電流概率模型的基礎上，對分布進行抽樣，計算出其與基波電流比值的標準差和均差，在初值確定的情況下，進行連續的迭代，直至形成馬爾科夫鏈的平穩分布，并結合后面相關狀態可以對函數期望值進行估計的原理，獲取其概率統計的相關數據，由此使分布式電源配電系統電能存在的諧波問題得以有效的評估。

3 分布式電源配電系統電能質量綜合概率評估

電能質量綜合評估可分為單項和多項兩種，其中多項可以對電網或系統整體或其中某部分在一段時間內的供電狀態進行反應，而且直接顯示出負荷用電設備的運行性能和工作狀態，所以是現階段電能質量綜合評估的主要方法，模糊數學法、人工神經網絡法、物源分析法等都是其較常使用的評估方法，考慮權重計算對主觀意見的依賴，熵值賦權法也得到了廣泛的應用，以樣本集約化的熵權法為基礎的電能質量評估，為避免“維數禍根”的出現，使用“集中約束”，并對涵蓋率數值的指標進行處理，簡化過于復雜的隨機過程，為實現高維空間點以投射的方式變換至低維空間，使用投影尋蹤法[4]。EZ代表Zi的均值，Zi為xij的投影值，xij代表第i個樣本中第j個指標，（a）等于反應樣本集xij相對應等級yi之間的相關系數，分布式電源配電系統中要保證電能質量，要對網絡中各條供電饋線進行準確全面的評估，而受分布式電源高滲透性的影響，需要結合分布式電源的特點進行評估，尤其是其不同的能源形式，所以綜合性評估要針對供電饋線和分布式電源接入點兩個方面，以我國各個等級的電能質量指標為依據，選取質量指標樣本對應的指標元素和等級數值，在對其歸一化處理后，可以消除指標之間的量綱影響，將其帶入投影尋蹤法的投影目標函數，并求解，獲取所有相關指標對應的投影方向，換言之獲取數據綜合集約化的系數，確定集約化后配電系統質量綜合貢獻值，對其修正后獲取修正后的投影值，進而對分布式電源的各條供電饋線和分布式電源特點進行綜合的概率評估，實現對配電系統電能質量的綜合評估。

4 結束語

通過上述分析可以發現，分布式電源的配電系統電能質量概率評估是分布式電源廣泛應用于配電系統過程中所產生的新問題，如果得不到有效的解決，將不能保證電能質量滿足人們的實際需求，不利于電力系統的正常運行，而具體的概率評估又要結合影響電能質量的相關因素共同進行，所以整個過程較復雜，應以發展的眼光對待。

參考文獻

[1]王昌照.含分布式電源配電網故障恢復與可靠性評估研究[D].廣州：華南理工大學，2015.

[2]劉宣宣.分布式電源對配電系統電能質量的作用機理研究[D].保定：華北電力大學，2007.

[3]張鑫.含分布式電源的配電系統概率可靠性評估[D].天津：天津大學，2014.

[4]張 ，李庚銀，魏軍強.考慮分布式電源隨機特性的配電網電壓質量概率評估[J].中國電機工程學報，2013，13：150-156.