一种低压配电网的电能质量综合评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种低压配电网的电能质量综合评估方法，采用改进灰色聚类与组合赋权相结合的方法对电能质量进行综合评估，通过引入指数型白化权函数得到各指标属于各评估等级的白化权系数，再根据组合赋权的方式计算各电能质量评估指标的权重，最终计算综合聚类系数对样本的电能质量进行综合评估，得到评估对象对不同电能质量等级的隶属度和电能质量等级。本发明专利技术能够反映样本对不同电能质量等级的隶属程度，可以区分同一等级样本的电能质量优劣，为电能质量综合评估提供了一种新思路。为电能质量综合评估提供了一种新思路。为电能质量综合评估提供了一种新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电网的电能质量综合评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及电能质量的评估方法，尤其涉及一种低压配电网的电能质量综合评估方法。

技术介绍

[0002]近年来，电力电子技术的快速发展，使得大量具有非线性、不平衡特性和冲击性的负荷逐渐增多，也使得电能质量问题日益严重。电能质量是电源、电网、负荷以及治理装置等共同作用下的产物。当前配电网中的电能质量问题，有相当一部分是由于在电网规划设计时对电能质量因素的考虑不够充分造成的。电能质量评估作为了解配电网电能质量状况的有效手段，受到了国内外学者的高度关注。目前，国内外许多学者对电能质量评估进行了许多有效的研究，并且提出了许多可行的评估方法。但由于电能质量评估的复杂性，目前还没有公认的、统一的评估方法。
[0003]本专利技术采用改进得灰色聚类与组合赋权相结合的方法对电能质量进行综合评估，通过引入指数型白化权函数得到各指标属于各评估等级的白化权函数，对聚类对象进行改进的灰色聚类，以组合赋权的方式计算各电评估指标的综合权重，计算出聚类结果进而得出电能质量的评估等级。

技术实现思路
：
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种低压配电网的电能质量综合评估方法。
[0005]本专利技术的技术方案为
[0006]一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于不仅能给出各评估样本所属的等级，而且能够反映各样本对不同等级的隶属程度，可以区分同一等级样本的电能质量优劣，包括以下步骤：
[0007]步骤1：根据电能质量划分原则，对电能质量评估等级进行划分；确定电能质量评估指标，将影响电能质量的因素具体分为频率偏差、电压偏差、电压波动、电压闪变、三相不平衡、5次谐波电流、5次谐波电压共七个电能质量影响指标；根据划分的评估等级和评估指标构建待评估的样本矩阵，并进行归一化处理；
[0008]步骤2：引入基于指数型白化权函数模型，构建指数型白化权函数，根据评估对象的特点，利用步骤1划分的电能质量评估等级和步骤2所构建的指数型白化权函数，建立与各评估等级的白化权系数计算公式，从而得到各指标隶属于各评估等级的白化权系数；
[0009]步骤3：分别计算各电能质量评估指标的主观权重U和客观权重V，再计算综合权重Z作为每个评估指标的最终权重；
[0010]步骤4：计算白化权函数和综合权重的乘积，得出综合聚类系数ρ，通过综合聚类系数的大小，确定各样本的电能质量等级；
[0011]步骤1中，首先确定划分评估等级的个数与评估等级的转折点。按照建立灰色聚类
模型要求，划分9个评估等级。将位于国标合格范围内单项电能质量指标平均分为5个等级，定义为1～5级；将位于国标限值范围之外的不合格电能质量单项指标分为4个等级，并且跨度为合格时的2倍，定义为6～9级。从1～9级，电能质量情况逐级下降；用c
mk
表示等级k的转折点；
[0012]电能质量综合评估需考虑各种电能质量指标的影响，根据电能质量国家标准，本专利技术选取七项电能质量指标作为评估指标，包括频率偏差指标、电压偏差指标、电压波动指标、闪变指标、三相不平衡指标、5次谐波电流指标、5次谐波电压指标，分别用x1～x7表示；
[0013]所述样本矩阵定义为：
[0014][0015]其中，i表示样本个数；j＝7，表示选取的7个评估指标；x
mn
为第m(m＝1,2,
…
,i)个样本的第n(n＝1,2,
…
,j)个指标值(归一化后)；
[0016]步骤2中，本专利技术引入指数型白化权函数，可有效解决零白化权函数值的问题，保证每一个隶属度都为正，消除零白化权函数值对评估结果的影响；
[0017]步骤2所述指数型白化权函数为：
[0018]下限白化权函数为：
[0019][0020]适中白化权函数为：
[0021][0022]上限白化权函数为：
[0023][0024]式中,x
mn
为第m个样本的第n个指标；y
k
(x
mn
)为样本m在指标n下属于等级k的白化权函数；等级1和等级9的白化权函数分别取下限白化权函数和上限白化权函数，等级k(k＝2,3,
…
,8)的白化权函数可取适中白化权函数；c
ik
为步骤1中划分的样本属于等级k时指标i的最大值；
[0025]步骤3中，聚类权是衡量不同指标对各个评估等级重要性的量度，聚类权越大，该评估指标的重要性越大；反之则越小。本专利技术通过分别计算各评估指标的主观权重U和客观权重V，得到综合权重Z作为各评估指标的权重；
[0026]计算主观权重值U。首先构建层次分析模型，层次分析模型分三层：目标层、准则层、方案层。目标层在最上层，准则层位于中间层，最底层是方案层。电能质量评估的层次分
析模型，可按照附图1所示建立；
[0027]构造对比判断矩阵：根据层次机构图可以构造对比判断矩阵A，判断矩阵表示对于上一层的元素，本层元素相互之间的重要性；
[0028]所述对比判断矩阵A为：
[0029][0030]式中，a
ts
表示与指标y相比，指标s的重要程度；a
ts
可由1
‑
9标度方法得出；
[0031]计算单权重并做一致性检验：对每个判断矩阵计算最大特征值及其对应的特征向量，利用一致性指标做一致性检验；
[0032]所述对比判断矩阵的一致性指标为：
[0033][0034]式中，λ
max
为对比判断矩阵A的最大特征值；j为所选取的电能质量评估指标个数，本专利技术中j＝6；
[0035]计算对比判断矩阵的一致性比例为：
[0036][0037]式中，RI为平均随机一致性指标，可根据对比判断矩阵的一致性指标α查表得出。若β＜0.1，则检验通过，此时λ
max
对应的特征向量(归一化后)即为主观权重向量U＝(u1,u2,
…
,u
i
)
T
；若不通过，需要重新构造成对比判断矩阵；
[0038]计算客观权重值V。对于样本矩阵X，各指标的支持度x
mn
的大小可以决定该指标在综合评价中所起作用的大小。结合下式，可以求得表示某个单项指标n相对重要性的熵值，即：
[0039][0040]由于熵值越大，求出的客观权重值就会越小，两者成反比，所以为了方便理解及计算方便，客观权重值定义为：
[0041][0042]即可得到客观权重向量V＝(v1,v2,
…
,v
i
)
T
；
[0043]最后计算综合权重有：
[0044][0045]且满足
[0046]步骤4中，计算综合聚类系数为：
[0047][0048]式中，y
k
(x
mn...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据电能质量划分原则，对电能质量评估等级进行划分；确定电能质量评估指标，将影响电能质量的因素具体分为频率偏差、电压偏差、电压波动、电压闪变、三相不平衡、5次谐波电流、5次谐波电压共七个电能质量影响指标；根据划分的评估等级和评估指标构建待评估的样本矩阵，并进行归一化处理；步骤2：引入基于指数型白化权函数模型，构建指数型白化权函数，根据评估对象的特点，利用步骤1划分的电能质量评估等级和步骤2所构建的指数型白化权函数，建立与各评估等级的白化权系数计算公式，从而得到各指标隶属于各评估等级的白化权系数；步骤3：分别计算各电能质量评估指标的主观权重U和客观权重V，再计算综合权重Z作为每个评估指标的最终权重；步骤4：计算白化权函数和综合权重的乘积，得出综合聚类系数ρ，通过综合聚类系数的大小，确定各样本的电能质量等级。2.根据权利要求1所述的一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于，步骤1中，首先确定划分评估等级的个数与评估等级的转折点，按照建立灰色聚类模型要求，划分9个评估等级，将位于国标合格范围内单项电能质量指标平均分为5个等级，定义为1～5级；将位于国标限值范围之外的不合格电能质量单项指标分为4个等级，并且跨度为合格时的2倍，定义为6～9级，从1～9级，电能质量情况逐级下降；用c
mk
表示等级k的转折点。3.根据权利要求2所述的一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于，选取七项电能质量指标作为评估指标，包括频率偏差指标、电压偏差指标、电压波动指标、闪变指标、三相不平衡指标、5次谐波电流指标、5次谐波电压指标，分别用x1～x7表示；所述样本矩阵定义为：其中，i表示样本个数；j＝7，表示选取的7个评估指标；x
mn
为第m(m＝1,2,
…
,i)个样本的第n(n＝1,2,
…
,j)个指标值(归一化后)。4.根据权利要求3所述的一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于，指数型白化权函数包括下限白化权函数为：适中白化权函数为：上限白化权函数为：
式中,x
mn
为第m个样本的第n个指标；y
k
(x
mn
)为样本m在指标n下属于等级k的白化权函数；等级1和等级9的白化权函数分别取下限白化权函数和上限白化权函数，等级k(k＝2,3,
…
,8)的白化权函数可取适中白化权函数；c
ik
为步骤1中划分的样本属于等级k时指标i的最大值。5.根据权利要求4所述的一种低压配电网的电能质量综合评估方法，其特征在于，通过分别计算各评估指标的主观权重U和客观权重V，得到综合权重Z作为各评估指标的权重；计算主观权重值U，首先构建层次分析模型，层次分析模型分三层：目标层、准则层、方案层，目标层在最上层，准则层位于中间层，最底层是方案层，电能质量评估的层次分析模型；构造对比判断矩阵：根据层次机构图构造对比判断矩阵A，判断矩阵表示对于上一层的元素，本层元素相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，叶其革，唐宗顺，邱涌，李文娟，张旭，张云燕，张渊，赵轶珏，张琳娜，乐健，
申请(专利权)人：广州电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：