【摘要】：當(dāng)前電網(wǎng)環(huán)境下,分布式發(fā)電(Distribution Genneration,DG)和電力電子化負(fù)荷呈現(xiàn)高滲透、多樣化、分散化特點(diǎn),使配電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題異常嚴(yán)峻,給發(fā)電和用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。同時,一些精密數(shù)字化的DG和負(fù)荷設(shè)備對電能質(zhì)量污染更加敏感、要求更高,使電能質(zhì)量與設(shè)備的矛盾更為突出。現(xiàn)有電能質(zhì)量綜合評估方法沒有從本質(zhì)和需求的角度找到評判質(zhì)量好壞的主體,這個評判主體應(yīng)該是接入電力系統(tǒng)的設(shè)備。此外,高滲透、多樣化、分散化的DG和負(fù)荷設(shè)備造成復(fù)雜的污染分布,DG輸出功率的隨機(jī)性及負(fù)荷設(shè)備運(yùn)行方式的多變性導(dǎo)致動態(tài)的污染場景,加之網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷變更和調(diào)整,致使準(zhǔn)確的污染模型和結(jié)構(gòu)參數(shù)模型難以建立。目前基于機(jī)理建模的諧波和電壓治理策略無法完善地解決此問題。因此,本文針對以往電能質(zhì)量綜合評估的主觀性問題與采用機(jī)理建模進(jìn)行諧波和電壓治理的局限性開展研究,具體內(nèi)容如下:首先,針對電能質(zhì)量綜合評估的主觀性問題,考慮電能質(zhì)量的本質(zhì)和需求,提出電能質(zhì)量狀態(tài)空間表示及兼容水平綜合評估方法。分析電能質(zhì)量與設(shè)備之間的兼容性。構(gòu)建電能質(zhì)量狀態(tài)空間表示模型,描述不同污染場景下電能質(zhì)量污染水平。建立容許邊界面,表示設(shè)備對電能質(zhì)量污染的耐受能力。定義電能質(zhì)量的兼容/不兼容度、影響度、性能指標(biāo),分別反映設(shè)備受電能質(zhì)量影響的嚴(yán)重程度,不兼容狀態(tài)下設(shè)備受電能質(zhì)量影響的大小和范圍、電能質(zhì)量之于設(shè)備的優(yōu)劣。利用以上指標(biāo)對各母線實(shí)施兼容水平綜合評估,采用綜合考慮質(zhì)量水平和設(shè)備容量的組合賦權(quán)模型分配母線評估結(jié)果權(quán)重,獲得整體區(qū)域的評估結(jié)果。通過算例分析,說明所定義指標(biāo)的合理性和有效性。其次,在電能質(zhì)量狀態(tài)空間表示及兼容水平綜合評估方法的基礎(chǔ)上,考慮設(shè)備耐受能力的實(shí)際情況,提出計及不確定性的電能質(zhì)量兼容水平綜合評估方法。利用云發(fā)生器和云融合模型設(shè)計容許邊界云,表示設(shè)備對污染耐受能力的不確定性。細(xì)化電能質(zhì)量兼容和不兼容狀態(tài),利用模糊隸屬函數(shù)表示設(shè)備故障狀態(tài)的不確定性。定義電能質(zhì)量的絕對兼容/不兼容度、模糊兼容/不兼容度、模糊影響度和模糊性能指標(biāo),更切合實(shí)際、更全面地實(shí)施各母線和整體區(qū)域的電能質(zhì)量兼容水平綜合評估。通過算例分析,對比是否計及不確定性的兼容水平綜合評估結(jié)果,驗(yàn)證所定義指標(biāo)的合理性和準(zhǔn)確性。再次,利用計及不確定性的兼容水平綜合評估方法提供的單項(xiàng)污染治理依據(jù),針對機(jī)理建模治理策略的局限性,采用數(shù)據(jù)驅(qū)動建模思想,提出一種基于一元時間序列模式匹配的單項(xiàng)污染分區(qū)治理策略。通過考慮關(guān)鍵趨勢轉(zhuǎn)折點(diǎn)的分段線性近似(Piecewise Linear Approximation,PLA)提取電壓總諧波畸變率(Total Harmonic Distortion of Voltage,THD_V)和供電電壓偏差(Deviation of Supply Voltage,DSV)一元時間序列的主要局部趨勢及其時間特征,構(gòu)建模式特征矩陣。提出一種二維特征距離(Two Dimensional Feature Distance,2DFD)方法對各指標(biāo)序列實(shí)施模式匹配,測量母線間THD_V或DSV的耦合度。在絕對電能質(zhì)量兼容狀態(tài)下重置治理目標(biāo),定義耦合度分區(qū)判則,劃分治理區(qū)域,確定主導(dǎo)治理母線和治理裝置補(bǔ)償率。通過算例仿真分析,說明所提治理策略的可行性和有效性,通過與其它一元時間序列模式匹配方法的對比,驗(yàn)證2DFD方法的準(zhǔn)確性和適用性。最后,利用計及不確定性的兼容水平綜合評估方法提供的復(fù)合污染治理依據(jù)和主動型治理裝置的多功能,采用數(shù)據(jù)驅(qū)動建模思想,提出一種基于多元時間序列模式匹配的諧波和電壓綜合分區(qū)治理策略。通過考慮關(guān)鍵趨勢轉(zhuǎn)折點(diǎn)的多維分段線性近似(Multidimensional Piecewise Linear Approximation,MPLA)提取THD_V和DSV多元時間序列的主要局部趨勢特征、時間特征和污染嚴(yán)重性特征,構(gòu)建模式特征矩陣。提出一種三維特征距離(Three Dimensional Feature Distance,3DFD)方法對各指標(biāo)序列實(shí)施模式匹配,測量母線間THD_V和DSV的整體耦合度。在絕對電能質(zhì)量兼容狀態(tài)下重置綜合治理目標(biāo),根據(jù)耦合度分區(qū)判則劃分綜合治理區(qū)域,確定主導(dǎo)治理母線和治理裝置補(bǔ)償率。通過算例仿真分析,說明所提治理策略的可行性和有效性,通過與其它多元時間序列模式匹配方法的對比,驗(yàn)證3DFD方法的準(zhǔn)確性和適用性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM711
【圖文】：

圖 2-1 電能質(zhì)量狀態(tài)變量Fig. 2-1 State variables of power quality能質(zhì)量狀態(tài)變量代表一種類型的污染現(xiàn)象，這些狀態(tài)變量反。因此，以六條相互正交的坐標(biāo)軸構(gòu)建一個多維電能質(zhì)量狀示一個狀態(tài)變量的大小。除了電壓偏差狀態(tài)變量可能為負(fù)值非負(fù)性，所以多維電能質(zhì)量狀態(tài)空間處于1s ~6s 均為非負(fù)的象、4s 、5s 、6s 為非負(fù)的象限。當(dāng)電網(wǎng)中只存在一種電能質(zhì)量狀態(tài)對應(yīng)于所屬坐標(biāo)軸的一個點(diǎn)，點(diǎn)的坐標(biāo)向量大小即為該在多種電能質(zhì)量污染時，此時電能質(zhì)量狀態(tài)對應(yīng)于所屬象限量大小即為復(fù)合污染的綜合水平。以狀態(tài)變量 、2s 、3s 為狀態(tài)空間，單項(xiàng)和復(fù)合污染狀態(tài)點(diǎn)如圖 2-2 所示。

圖 2-1 電能質(zhì)量狀態(tài)變量Fig. 2-1 State variables of power quality態(tài)變量代表一種類型的污染現(xiàn)象，這些以六條相互正交的坐標(biāo)軸構(gòu)建一個多維態(tài)變量的大小。除了電壓偏差狀態(tài)變量以多維電能質(zhì)量狀態(tài)空間處于1s ~6s 均、6s 為非負(fù)的象限。當(dāng)電網(wǎng)中只存在一種于所屬坐標(biāo)軸的一個點(diǎn)，點(diǎn)的坐標(biāo)向量大能質(zhì)量污染時，此時電能質(zhì)量狀態(tài)對應(yīng)為復(fù)合污染的綜合水平。以狀態(tài)變量 ，單項(xiàng)和復(fù)合污染狀態(tài)點(diǎn)如圖 2-2 所示。

2-3 電能質(zhì)量標(biāo)幺值狀態(tài)空間和容許邊界面示意of power quality per unit value state space and toler容水平綜合評估體系容/不兼容度評估值狀態(tài)空間中，可以直觀呈現(xiàn)電能質(zhì)量污和不兼容狀態(tài)下污染水平與兼容能力的差度指標(biāo)，評估電能質(zhì)量與設(shè)備的兼容/不兼程度。于邊界面內(nèi)時，該狀態(tài)點(diǎn)到容許邊界面的能力的裕度，距離越大，電能質(zhì)量與設(shè)備嚴(yán)重程度越低，距離越小，電能質(zhì)量與設(shè)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2792284