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随着能源互联网的逐步建设、绿色城镇化的大力推进以及乡村振兴战略的贯彻落实,大量分布式电源接入到中低压配电网中,使其呈现出含高比例可再生能源电力系统的特征,导致配电网中出现了受分布式电源出力相关性影响的薄弱环节。主动配电网薄弱环节识别是将配电网可靠性评估和配网网架结构优化联系起来的纽带,是提升配网供电能力的关键一环,现有薄弱环节识别方法往往依靠相关人员的主观经验,识别原理简单且耗费人力物力。本文聚焦考虑分布式电源出力相关性的主动配电网薄弱环节识别问题,分别从分布式电源出力相关性分析及场景产生、状态薄弱性和结构薄弱性评估以及综合薄弱环节识别方法等方面进行研究,论文的主要研究内容如下:
(1)提出了基于Copula理论的分布式电源出力相关性分析方法和基于联合分布拒绝采样的出力相关性场景产生方法:建立了基于Copula理论的分布式电源出力相关结构模型,通过Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数对分布式电源出力相关程度进行了分析;提出了核密度估计法,基于实际数据得到各个分布式电源出力的概率密度函数进而求得分布式电源出力的联合概率密度函数;研究了联合分布拒绝采样法,对出力进行采样得到符合联合分布函数的样本;提出了基于k-means聚类的多相关性场景产生方法,对出力相关性样本聚类得到多个场景,为后续的薄弱环节识别提供数据基础。
(2)研究了一种主动配电网元件状态薄弱性评估方法:提出了考虑分布式电源出力相关性的概率潮流计算方法,并通过半不变量与Cornish-Fisher级数展开方法求取各节点电压和线路电流的概率密度函数,进而计算得到越限概率;提出了基于最大供电能力评估的薄弱程度量化方法,通过扩宽相应约束条件后供电负荷的增长量判断每个环节对配电网供电能力的影响,刻画其供电能力方面的薄弱程度,并且结合风险理论和效用理论提出了节点电压和线路电流的越限风险计算方法,完成元件的状态薄弱性评估。
(3)建立了基于复杂网络理论的主动配电网元件结构薄弱性指标并研究了基于最小二乘支持向量机的综合薄弱环节识别方法:考虑分布式电源出力相关性场景对已有的节点介数、线路介数和节点注入功率指标进行了改进,并考虑线路N-1+1,结合重复潮流算法提出了线路供电薄弱度指标;分析了最小二乘支持向量机分类器的原理,并结合生产实际中薄弱环节排查工作提出了基于最小二乘支持向量机的薄弱环节识别方法;将本文提出的识别方法与基于综合指标评估的识别方法对比,表明本文所提方法能够与配电网生产实际相契合,以较高的精度识别长期、季节性和短期薄弱环节,仿真验证了本文提出薄弱环节识别思路的可行性与实用性。
(1)提出了基于Copula理论的分布式电源出力相关性分析方法和基于联合分布拒绝采样的出力相关性场景产生方法:建立了基于Copula理论的分布式电源出力相关结构模型,通过Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数对分布式电源出力相关程度进行了分析;提出了核密度估计法,基于实际数据得到各个分布式电源出力的概率密度函数进而求得分布式电源出力的联合概率密度函数;研究了联合分布拒绝采样法,对出力进行采样得到符合联合分布函数的样本;提出了基于k-means聚类的多相关性场景产生方法,对出力相关性样本聚类得到多个场景,为后续的薄弱环节识别提供数据基础。
(2)研究了一种主动配电网元件状态薄弱性评估方法:提出了考虑分布式电源出力相关性的概率潮流计算方法,并通过半不变量与Cornish-Fisher级数展开方法求取各节点电压和线路电流的概率密度函数,进而计算得到越限概率;提出了基于最大供电能力评估的薄弱程度量化方法,通过扩宽相应约束条件后供电负荷的增长量判断每个环节对配电网供电能力的影响,刻画其供电能力方面的薄弱程度,并且结合风险理论和效用理论提出了节点电压和线路电流的越限风险计算方法,完成元件的状态薄弱性评估。
(3)建立了基于复杂网络理论的主动配电网元件结构薄弱性指标并研究了基于最小二乘支持向量机的综合薄弱环节识别方法:考虑分布式电源出力相关性场景对已有的节点介数、线路介数和节点注入功率指标进行了改进,并考虑线路N-1+1,结合重复潮流算法提出了线路供电薄弱度指标;分析了最小二乘支持向量机分类器的原理,并结合生产实际中薄弱环节排查工作提出了基于最小二乘支持向量机的薄弱环节识别方法;将本文提出的识别方法与基于综合指标评估的识别方法对比,表明本文所提方法能够与配电网生产实际相契合,以较高的精度识别长期、季节性和短期薄弱环节,仿真验证了本文提出薄弱环节识别思路的可行性与实用性。