新型电力系统对配电网的影响（分布式电源接入电网电能质量分析方法及装置）

国民经济的迅速发展对电网的电能质量提出了越来越高的要求，为了保证电能质量，国家颁布了有关标准，包括：供电电压允许偏差、电压波动与闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电力系统频率允许偏差等，并要求电力部门严格执行这些质量指标。

随着大规模光伏发电、风力发电等分布式电源的接入，分布式电源输出功率的随机变化给电网的电能质量带来严重影响，还引起电压偏差、电压波动与闪变、谐波畸变、三相不平衡和频率波动等问题，给电网带来了具有间歇性和随机波动性的冲击。电能质量是影响电力系统安全稳定运行的重要因素，同时也是衡量新能源电源可否接入的重要指标之一。为此，对分布式电源接入电网情况下的电能质量进行全面地分析，评估其接入对电网的电能质量所造成的影响，对最大化地接受新能源电力的有重要的指导意义。

目前，国内的电能质量监测和分析方法是对监测点的电压、电流和频率等进行监测，对采集的数据进行分析，计算出监测点的电压偏差、电压波动与闪变、谐波畸变、三相不平衡和频率波动等电能质量指标，并以日、月、年为统计周期对上述电能指标进行分析，计算出最大值、最小值、平均值和95％概率大值。但这种方法只给出了单项电能质量平均值、最大值、最小值和95％概率大值，没有给出电网电能质量指标的分布类型及统计意义下的描述，不能评估出电能质量指标超出国家标准规定限值的概率。

问题拆分

方法包括：获取电能质量指标的样本集合；优化基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型中窗口宽度，其中，所述基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型根据所述样本集合确定；利用所述电能质量指标的概率密度函数模型确定电能质量指标的统计特征值，本发明提供的技术方案，采用核密度估计法对电能质量指标进行分析，基于核密度估计方法求出上述电能指标的概率密度分布函数，然后再根据概率密度函数对电能指标进行统计分析。

问题解决

本发明提供一种分布式电源接入电网电能质量分析方法及装置，其目的是采用核密度估计法对电能质量指标进行分析，基于核密度估计方法求出上述电能指标的概率密度分布函数，然后再根据概率密度函数对电能指标进行统计分析。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种分布式电源接入电网电能质量分析方法，其改进之处在于，包括：

获取电能质量指标的样本集合；

优化基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型中窗口宽度，其中，所述基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型根据所述样本集合确定；

利用所述电能质量指标的概率密度函数模型确定电能质量指标的统计特征值。

优选的，所述电能质量指标包括：电压偏差、电压波动、电压闪变、三相电压不平衡、公用电网谐波和电力系统频率偏差。

优选的，所述基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型根据所述样本集合确定，包括：

令电能质量指标为x，则其对应的样本集合为{x1,x2,…,xn}，其中，n为采样点总数；

按下式确定基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型

上式中，h为窗口宽度，xi为所述样本集合中第i个采样点对应的电能质量指标值，K(u)为核函数，其中，K(u)中的u为自定义变量。

进一步的，采用Gaussian核函数，则K(u)的公式为：

则基于Gaussian核函数的电能质量指标的概率密度函数模型的公式为：

优选的，所述优化所述电能质量指标的概率密度函数模型中窗口宽度，包括：

利用积分方差方式确定使所述电能质量指标的概率密度函数模型与实际电能质量指标的概率密度函数模型的误差为最小的窗口宽度的关于窗口宽度的积分方差表达式；

利用所述积分方差表达式，采用牛顿迭代算法获取最优窗口宽度。

进一步的，所述利用积分方差方式确定使所述电能质量指标的概率密度函数模型与实际电能质量指标的概率密度函数模型的误差为最小的窗口宽度的关于窗口宽度的积分方差表达式，包括：

按下式确定关于窗口宽度的积分方差表达式ISE*(h)：

上式中，h为窗口宽度，xi为所述样本集合中第i个采样点对应的电能质量指标值，xj为所述样本集合中第i个采样点对应的电能质量指标值，n为采样点总数；

其中，使ISE*(h)最小的窗口宽度即为使所述电能质量指标的概率密度函数模型与实际电能质量指标的概率密度函数模型的误差为最小的窗口宽度。

进一步的，所述利用所述积分方差表达式，采用牛顿迭代算法获取最优窗口宽度，包括：

a.设迭代次数t＝0，设定窗口宽度初始值h0及收敛条件；

b.确定所述积分方差表达式对ht的一阶导数解析式和二阶导数解析式；

c.利用所述积分方差表达式对ht的一阶导数解析式和二阶导数解析式确定迭代窗口宽度ht 1；

d.若ht 1满足所述收敛条件，则ht 1为最优窗口宽度，若ht 1不满足所述收敛条件，则令t＝t 1，ht＝ht 1，并返回步骤b，其中，所述收敛条件包括：|ht 1-ht|≤ε和迭代次数到达T，t∈T。

进一步的，按下式确定所述积分方差表达式对ht的一阶导数解析式：

按下式确定所述积分方差表达式对ht的二阶导数解析式：

上式中，xi为所述样本集合中第i个采样点对应的电能质量指标值，xj为所述样本集合中第i个采样点对应的电能质量指标值，n为采样点总数；

按下式利用所述积分方差表达式对ht的一阶导数解析式和二阶导数解析式确定迭代窗口宽度ht 1：

优选的，所述利用所述电能质量指标的概率密度函数模型确定电能质量指标的统计特征值，包括：

按下式确定电能质量指标的均值E(X)：

按下式确定电能质量指标的方差D(X)：

按下式确定电能质量指标的合格概率Pok：

按下式确定电能质量指标的超出下限值的概率PLL：

按下式确定电能质量指标的超出上限值的概率PUL：

上式中，(a,b)为电能质量指标的变化区域，Xmin为电能质量指标的下限值，Xmax为电能质量指标的上限值，为所述电能质量指标的概率密度函数模型；

将所述电能质量指标的概率密度函数模型的变化特性曲线中峰值所在的点作为电能质量指标的众数。

一种分布式电源接入电网电能质量分析装置，其改进之处在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取电能质量指标的样本集合；

优化单元，用于优化基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型中窗口宽度，其中，所述基于核密度函数的电能质量指标的概率密度函数模型根据所述样本集合确定；

确定单元，用于利用所述电能质量指标的概率密度函数模型确定电能质量指标的统计特征值。

本发明的有益效果：

本发明提供的技术方案，采用核密度估计法对电能质量指标进行分析，基于核密度估计方法估计电能质量指标的概率密度分布函数，利用电能质量指标的概率密度分布函数，能够得出的电能质量指标统计意义上的分布规律，可以更全面的评估分布式电源接入配电网对电能质量产生的影响，让电力系统更加安全稳定的运行，进一步的，根据电能质量指标的概率密度分布函数对电能质量指标进行统计分析，不仅可以求出电能质量指标的均值和方差，还可以求出其合格和超下限及超上限的概率，以及其输出值较多的众数，从而得到一个渐进无偏的密度估计，有着良好的统计学性质，基于本发明提供的技术方案，能够大大减少电能质量指标超出国家标准所规定的状况，对最大化地接受新能源电力的有重要的指导意义。

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