白東平 紀(jì)秀 孟祥萍 王佳寧 李殿文

摘? 要：針對(duì)基于態(tài)勢(shì)感知的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，提出了分布式能源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，包含供蓄比例、消納比例、電壓平均合格率、電流平均合格率、頻率平均合格率五個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，并對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了量化評(píng)估，可以為風(fēng)險(xiǎn)管理提供更加準(zhǔn)確的信息。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;指標(biāo)體系;態(tài)勢(shì)感知

0? ? 引言

“態(tài)勢(shì)感知”這一概念源于軍事領(lǐng)域，20世紀(jì)90年代才被引入信息安全領(lǐng)域。基于態(tài)勢(shì)感知的主動(dòng)配電網(wǎng)研究包括主動(dòng)配電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和主動(dòng)配電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等方面。

由于目前全球化石能源儲(chǔ)量有限，所以大力發(fā)展分布式能源是大勢(shì)所趨，是未來(lái)可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，在現(xiàn)有的配電網(wǎng)體系中，隨著分布式能源的不斷發(fā)展，主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式能源發(fā)電比重不斷增加，產(chǎn)生危險(xiǎn)時(shí)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的危害越來(lái)越大，所以對(duì)分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究勢(shì)在必行。

本文在分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上建立了分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。

1? ? 主動(dòng)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分析

1.1? ?含分布式能源的主動(dòng)配電網(wǎng)消納能力評(píng)估

在傳統(tǒng)的主動(dòng)配電網(wǎng)中，潮流是由上級(jí)電網(wǎng)單向流向主動(dòng)配電網(wǎng)的，目前，隨著越來(lái)越多的分布式電源接入主動(dòng)配電網(wǎng)，由于消納能力有限，主動(dòng)配電網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)電能供大于求的現(xiàn)象，主動(dòng)配電網(wǎng)中多余的電能會(huì)逆向流入電壓等級(jí)更高的上級(jí)電網(wǎng)，這將導(dǎo)致主動(dòng)配電網(wǎng)中出現(xiàn)雙向潮流，主動(dòng)配電網(wǎng)中的設(shè)備將承受雙向潮流的沖擊，威脅主動(dòng)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。為了降低雙向潮流的沖擊次數(shù)，選取主動(dòng)配電網(wǎng)的供蓄比例指標(biāo)和消納比例指標(biāo)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)消納能力進(jìn)行評(píng)估，更能直觀地體現(xiàn)出主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)分布式能源的消納能力。

主動(dòng)配電網(wǎng)的供蓄比例指標(biāo)指的是主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)分布式能源的消納能力，可以為含有分布式能源的主動(dòng)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供依據(jù);主動(dòng)配電網(wǎng)的消納比例指標(biāo)指的是對(duì)分布式能源的利用率，重點(diǎn)體現(xiàn)了主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)分布式能源的兼容性[2]。

主動(dòng)配電網(wǎng)的供蓄比例指標(biāo)計(jì)算公式可以表示為：

式中：Pdis為主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式能源的出力功率;Pact為主動(dòng)配電網(wǎng)中有功負(fù)荷功率;Paccmax為主動(dòng)配電網(wǎng)中最大蓄電功率。

主動(dòng)配電網(wǎng)的消納比例指標(biāo)計(jì)算公式可以表示為：

式中：Pvir為主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式能源的實(shí)際出力功率;Pdismax為主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式能源的最大出力功率。

1.2? ? 分布式能源的電能質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

電能質(zhì)量評(píng)估在主動(dòng)配電網(wǎng)以及分布式能源中都占據(jù)著主導(dǎo)地位，主要分為以下三個(gè)方面：

（1）并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓方面，隨著越來(lái)越多的分布式能源并網(wǎng)到主動(dòng)配電網(wǎng)中，由于分布式電源向主動(dòng)配電網(wǎng)中注入了大量的有功功率以及無(wú)功功率，導(dǎo)致并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的電壓會(huì)因此而大幅度升高或者大幅度下降，使主動(dòng)配電網(wǎng)中的電壓值超出安全穩(wěn)定運(yùn)行的正常值范圍;

（2）并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流方面，分布式能源在檢修或故障時(shí)，繼續(xù)給停電線(xiàn)路和周?chē)?fù)載，從而形成孤島效應(yīng)，極易損壞用電設(shè)備，當(dāng)恢復(fù)連接時(shí)，分布式能源與主動(dòng)配電網(wǎng)的相位不同步，就會(huì)形成危害主動(dòng)配電網(wǎng)的巨大沖擊電流;

（3）并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)頻率方面，隨著大量的分布式能源并網(wǎng)，由于分布式能源出力的隨機(jī)性以及波動(dòng)性，極易影響主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)的頻率穩(wěn)定[3-4]。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓平均合格率指標(biāo)計(jì)算公式可以表示為：

式中：V為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流平均合格率指標(biāo)計(jì)算公式可以表示為：

式中：A為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)頻率平均合格率指標(biāo)計(jì)算公式可以表示為：

式中：H為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)。

2? ? 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的建立與權(quán)重計(jì)算

首先選取分布式能源為評(píng)估目標(biāo)，然后根據(jù)第一節(jié)選取的五個(gè)評(píng)估指標(biāo)建立分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，共計(jì)兩個(gè)評(píng)估層次[5]。

設(shè)分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系中的評(píng)估指標(biāo)為Z=[A，B，C，D，E]，用K代表各指標(biāo)的重要程度，本文分別采用1～9標(biāo)度法和指數(shù)標(biāo)度法的層次分析法建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的判斷矩陣各標(biāo)度含義如表1所示。

分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系包括五個(gè)評(píng)估指標(biāo)，建立1～9標(biāo)度的影響因素判斷矩陣如表2所示，指數(shù)標(biāo)度的影響因素判斷矩陣如表3所示。

求解表2中判斷矩陣的最大特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量，即為分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系中五個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重值?；?～9標(biāo)度的各指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果為：0.65、0.15、0.06、0.06、0.06;基于指數(shù)標(biāo)度的各指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果為：0.61、0.13、0.09、0.09、0.09。從權(quán)重結(jié)果上看，指數(shù)標(biāo)度法在權(quán)重結(jié)果上比1～9標(biāo)度法更符合人們的思維判斷。

由于判斷矩陣的構(gòu)建受專(zhuān)家的知識(shí)深度限制，為避免判斷矩陣出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，需要對(duì)其進(jìn)行一致性判斷。利用公式（6）進(jìn)行一致性判斷：

式中：λmax為判斷矩陣的最大特征值;n為判斷矩陣的階數(shù);RI為平均一致性指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)一致性指標(biāo)的計(jì)算，其中1～9標(biāo)度法的一致性判斷值為CR=0.080 5，指數(shù)標(biāo)度法的一致性判斷值為CR=0.052 3，CR值均小于等于0.1，其判斷矩陣均滿(mǎn)足一致性要求。但從表4中平均一致性指標(biāo)RI的取值就可以看出，指數(shù)標(biāo)度法構(gòu)建的判斷矩陣優(yōu)于1～9標(biāo)度法構(gòu)建的判斷矩陣。

3? ? 實(shí)例分析

為了說(shuō)明上述方法在實(shí)際的評(píng)估系統(tǒng)中的作用，特選用吉林省某市含分布式能源的主動(dòng)配電網(wǎng)為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。某市分布式能源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表5所示。

根據(jù)指數(shù)得分與計(jì)算權(quán)重，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，該市的分布式能源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系基于1～9標(biāo)度法的層次分析法總得分為92.95分，基于指數(shù)標(biāo)度法的層次分析法總得分為94.63分，從得分上進(jìn)一步說(shuō)明了基于指數(shù)標(biāo)度法的分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的得分更符合實(shí)際情況。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)基于態(tài)勢(shì)感知的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，提出了分布式能源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，分別進(jìn)行了基于指數(shù)標(biāo)度法的層次分析法和基于1～9標(biāo)度法的層次分析法的分布式能源風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估，最終得出基于指數(shù)標(biāo)度法更具優(yōu)越性。其次，本文通過(guò)對(duì)分布式能源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行量化評(píng)估，為風(fēng)險(xiǎn)管理提供了更加準(zhǔn)確有效的信息。

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收稿日期：2020-06-19

作者簡(jiǎn)介：白東平（1994—），男，吉林長(zhǎng)春人，碩士在讀，研究方向：人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。