電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估模型

李小偉 陶毅剛 于明 柴紹博

摘? ?要：為提高電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率，提出了基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型。采用直流電壓波動(dòng)分析方法進(jìn)行大數(shù)據(jù)采樣，提取電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的相關(guān)性指標(biāo)，以線路負(fù)載的波峰、波谷以及電壓諧波值等為約束指標(biāo)參量，建立電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的模糊約束參量分析模型;采用工頻交流市電驅(qū)動(dòng)和直流線性驅(qū)動(dòng)方法評(píng)估指標(biāo)參數(shù)，結(jié)合分布式電源功率波動(dòng)、負(fù)荷不均衡變化等情況，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估。仿真實(shí)驗(yàn)表明，采用該方法進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確性較高，提高了電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率，具有很好的電網(wǎng)設(shè)備線路的負(fù)載均衡調(diào)度能力。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)設(shè)備線路;負(fù)載利用率;指標(biāo)評(píng)估;模型優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Index Evaluation Model of Load Utilization for Power Grid Equipment

LI Xiao-wei1?，TAO Yi-gang1，YU Ming1，CHAI Shao-bo2

（ 1. Guangxi Power Grid Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi 530023，China;

2. Tianjin Tianda Qiushi Electric Power High Technology Co.，Led.，Tianjin 300384，China）

Abstract：In order to improve the load utilization ratio of power network equipment，a load utilization index evaluation model based on DC load characteristic detection is proposed. DC voltage fluctuation analysis method is adopted for big data sampling，and correlation indexes of load utilization ratio of power network equipment lines are extracted. The fuzzy constraint parameter analysis model of load utilization ratio evaluation of power network equipment lines is established by taking the peak，trough and voltage harmonic value of line load as constraint index parameters. The index parameters are evaluated by AC mains power drive and DC linear drive，and the index of load utilization rate of power network equipment is evaluated by combining the power fluctuation and load imbalance of distributed power supply. The simulation results show that this method is accurate in evaluating the load utilization ratio of power network equipment lines，improves the load utilization ratio of power network equipment lines，and has good load balancing and dispatching capacity of power network equipment lines.

Key words：power network equipment lines;load utilization;evaluation of indicators;model optimization design

電網(wǎng)設(shè)備線路的不斷擴(kuò)大使得電網(wǎng)設(shè)備線路的運(yùn)行穩(wěn)定性面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此，需要進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路的負(fù)載均衡調(diào)度，結(jié)合對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路的輸出穩(wěn)定性特征分布進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路利用率的指標(biāo)評(píng)估，提取電網(wǎng)設(shè)備線路利用率的相關(guān)性指標(biāo)參量集，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的優(yōu)化[1]。由此可知，研究電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估模型，在優(yōu)化電網(wǎng)設(shè)備的線路利用率、提高電網(wǎng)設(shè)備線路的穩(wěn)定性方面具有重要意義[2]。

通常來(lái)說(shuō)，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估是建立在對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，結(jié)合直流配電網(wǎng)直流側(cè)的輸出負(fù)載進(jìn)行鏈路均衡配置，以此提高負(fù)載利用率水平[3]。目前，已有專家學(xué)者在該領(lǐng)域提出了一些較為成熟的研究結(jié)果。如文獻(xiàn)[4]中提出一種基于直流負(fù)荷空間變化特性分析的電網(wǎng)線路負(fù)載利用率評(píng)估模型。該模型根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷隨時(shí)間和空間變化的規(guī)律特性，設(shè)計(jì)一系列參數(shù)和評(píng)估指標(biāo)解構(gòu)電網(wǎng)負(fù)載，并對(duì)其利用率進(jìn)行指標(biāo)評(píng)估，但該方法進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率評(píng)估的準(zhǔn)確性不好，置信度水平不好。文獻(xiàn)[5]中提出了一種基于關(guān)聯(lián)因素調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)負(fù)載利用率評(píng)價(jià)模型。該模型依據(jù)卡方檢驗(yàn)合并負(fù)載利用率的相鄰區(qū)間，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的優(yōu)化。然而該方法進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的自適應(yīng)性不好，抗干擾能力不強(qiáng)。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型。首先采用直流電壓波動(dòng)分析方法進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的大數(shù)據(jù)采樣，然后建立模糊約束參量分析模型，結(jié)合工頻交流市電驅(qū)動(dòng)和直流線性驅(qū)動(dòng)方法對(duì)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)電源功率波動(dòng)、負(fù)荷變化情況對(duì)負(fù)載利用率評(píng)價(jià)。最后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析，證明該方法在提高電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估能力方面的優(yōu)越性能。

綜上分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估，整個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

3? ?仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測(cè)試上述基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率評(píng)估中的實(shí)際應(yīng)用性能[15]，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行測(cè)試分析。

實(shí)驗(yàn)采用Matlab Simulink信息仿真軟件，在并網(wǎng)模式下完成電網(wǎng)設(shè)備的交流電網(wǎng)模型構(gòu)建。設(shè)定電壓的偏差限值為-10～-5%，直流負(fù)荷為120 kW，直流電壓諧波分量為24 kW，設(shè)定電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的采樣時(shí)間間隔為0.25 s，負(fù)載長(zhǎng)度為2000，測(cè)試集規(guī)模為1024。

根據(jù)上述測(cè)試參數(shù)的設(shè)定情況進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估，得到電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的原始采樣值如圖3所示。

以圖3所示的指標(biāo)評(píng)估采樣值作為輸入數(shù)值，進(jìn)行網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率評(píng)估。評(píng)估結(jié)果從兩方面體現(xiàn)，一是電壓諧波總畸變率（THDV），它可以反應(yīng)實(shí)際電壓波形的偏離情況，二是負(fù)荷增速（δ），兩者均可以反映出負(fù)載的利用情況。評(píng)估結(jié)果如圖4所示。

分析圖4可知，采用基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型進(jìn)行指標(biāo)評(píng)估識(shí)別的效果較好。其中，電壓諧波總畸變率較低且基本保持零波動(dòng)狀態(tài)，證明電網(wǎng)設(shè)備線路的實(shí)際電壓波形基本無(wú)偏離情況，同時(shí)電力負(fù)荷增速的變化情況具有很明顯的周期性。綜上可知，采用基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型可以較好的觀察到評(píng)估指標(biāo)的變化情況，為后續(xù)的指標(biāo)評(píng)估過(guò)程奠定基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步驗(yàn)證基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型的有效性，將該模型與文獻(xiàn)[4]中的基于直流負(fù)荷空間變化特性分析的電網(wǎng)線路負(fù)載利用率評(píng)估模型和文獻(xiàn)[5]中的基于關(guān)聯(lián)因素調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)負(fù)載利用率評(píng)價(jià)模型進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試?yán)貌煌Ｐ瓦M(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確率，結(jié)果如表1所示。

分析表1可知，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的不斷增加，不同指標(biāo)評(píng)估模型的評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確率也在不斷發(fā)生變化。文獻(xiàn)[4]模型的指標(biāo)評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確率增加幅度略大于文獻(xiàn)[5]模型，但準(zhǔn)確率比文獻(xiàn)[5]模型低，但文獻(xiàn)[4]模型和文獻(xiàn)[5]模型的指標(biāo)評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確率均低于本模型，本模型的最高準(zhǔn)確率可達(dá)到99.1%，證明采用本模型進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確性較高，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。

4? ?結(jié)? ?論

對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路的負(fù)載均衡進(jìn)行調(diào)度，結(jié)合對(duì)電網(wǎng)設(shè)備線路的輸出穩(wěn)定性特征分布進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路利用率的指標(biāo)評(píng)估，提取電網(wǎng)設(shè)備線路利用率的相關(guān)性指標(biāo)參量集，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路的線路利用率優(yōu)化。提出了基于直流負(fù)荷特征檢測(cè)的電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率指標(biāo)評(píng)估模型，通過(guò)直流電壓波動(dòng)分析方、工頻交流市電驅(qū)動(dòng)和直流線性驅(qū)動(dòng)方法，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際工作情況實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的分析可知，采用該模型進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備線路負(fù)載利用率的指標(biāo)評(píng)估的準(zhǔn)確性較高，評(píng)估指標(biāo)的變化情況較為清晰，為電網(wǎng)設(shè)備線路的負(fù)載均衡調(diào)度提供支持。

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