交直流混合微電網網絡堅強度評估指標體系及方法
摘要：網絡堅強度是交直流混合微電網構建與運行的基礎,可體現系統的容量、結構合理性以及抗干擾能力。在定義網絡堅強度和描述其表現的基礎
圖4交直流混合微電網的結構2
表1電源容量分配方案
從圖3、4可以看出,2個結構的差別在于,結構2中2個直流微網母線是通過DC開關相連接的,促使2個微網的電氣距離變小,負荷轉移能力增強。
4.1.2基礎數據的計算
根據微網的結構1和結構2以及benchmark微網系統的結構,計算網絡結構水平的各二級指標值。每個交流微網的負荷總功率為116.4kW,每個直流微網的負荷總功率為118.4kW,結合表1中電源容量的分配方案,計算電源配置合理性和系統備用水平的各二級指標值。根據圖5,列出2種結構的鄰接矩陣,求出特征值,進而得到自然連通度。計算微網1的元件合格率時,由于其各子微網沒有直接連通,導致變壓器或整流器故障或切除后,該微網無法得到主網或其它微網的備用支持,有6個元件會導致這種情況,因此元件合格率為60/66,同理微網3的元件合格率為64/66。通過計算得到的原始數據如表2所示,基準值與狀態值見附錄。
圖5 2種結構的圖
表2指標的原始數據
4.2權重計算
對各二級指標進行主成分分析時,取累計貢獻率超過85%時前p個主成分可體現所有指標。經計算,各微電網的一級指標狀態值如表3所示。
4.3計算結果及分析
經計算,各微網的一級指標狀態值、權重及總得分如表4所示。可以看出,對于網絡結構水平,微網3較低,主要由于其所加支路導致關鍵節點分布距離比和關鍵支路分布距離比變小;對于電源配置合理性,微網1較低,因為容量方案1相對方案2的合理性更低;對于系統聯絡程度,結構2所加支路促使微網3的聯絡程度更高;對于系統備用水平,方案2的備用容量更大,使微網2和3的備用水平更高;對于故障自愈能力,結構2的支路更多,負荷可轉移路徑更多,因此自愈能力更強。對比各一級指標的權重,可以得出,電源配置合理性對堅強度的影響最大,其次是網絡結構水平。
觀察總得分可知,微網3的得分最高,微網2次之,微網1最低,微網2和微網3的網絡堅強度處于較高水平,微網1則處于中等水平。因為容量方案2相對于方案1在電源配置合理性和系統備用水平上有優勢;結構2相對于結構1在系統聯絡程度和故障自愈能力上有優勢,但在網絡結構水平下的關鍵節點分布距離比和關鍵支路分布距離比上有劣勢。因此,微網1相對于微網2和微網3,堅強度較低;微網3相對于微網2,堅強度略高。根據以上分析,評估結果與理論分析一致,所以該評估方法可有效評估某交直流混合微電網的堅強度,具有一定的可信度。
若單一地用網絡結構水平說明網絡堅強度,微網1和微網2的水平一致,且比微網3大,與各微網的整體水平不符,且不能區分微網1和微網2;若單一地用系統備用水平說明網絡堅強度,則不能體現三者結構對堅強度的影響,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開始對支路進行故障處理,計算故障支路數為1到6時各微網的得分變化率,結果如
圖6所示。得分變化率可以體現系統的抗毀能力,得分變化率越小,抗毀能力越好。
可以觀察到,微網3的得分變化率始終最小,
圖6隨故障支路數變化的各微網的得分變化率
微網1在多數情況下得分變化率最高,說明微網3相對微網1和微網2的抗毀能力較強。因此,堅強度越高,系統的結構與容量合理性越強,其抗毀能力越強。
4.5獨立信息熵權法的優勢
表5熵權法和獨立信息熵權法的權重
Tab.5Entropyweightandindependentinformation-entropyweight
電源配置合理性和系統備用水平存在一定的相關性,而EW權重中兩者的權值較大,并不合理。通過計算獨立信息水平對其矯正,其獨立信息比率較小,使兩者的IIE權重變小。因此,獨立信息熵權法的權重更加合理,其擁有現有線性客觀賦權法的所有優點,可同時依據數據的獨立信息和變異程度進行評價。指標數據所提供的獨立信息越多,權重越大;指標信息的波動程度越大,權重越大。該方法可充分體現現有數據的特點,豐富當前客觀評價體系。
5結語
本文基于結構和容量的合理性,根據堅強度的各需求層次建立了交直流混合微電網的網絡堅強度評估指標體系。并運用基于IIE-AHP-PCA的分層組合評價法,對構建的三個交直流混合微電網進行堅強度評估。通過算例分析得到以下結論：
1）該指標體系可對交直流混合微電網進行有效評估,各指標可系統地體現網絡堅強度的不同特征,相對于單一用網絡結構水平或系統備用水平來說明網絡堅強度,該方法更加客觀、全面。
2）電源配置合理性對網絡堅強度的影響最大,其次是網絡結構水平。
3）網絡堅強度越高,系統的結構與容量合理性越強,其抗毀能力越強。
4）獨立信息熵權法可同時體現數據的波動程度和獨立程度,使權重更加合理。
原標題:華北電力大學朱永強：如何使交直流混合微電網足夠堅強？
責任編輯：李鑫
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