基于態(tài)勢感知的主動配電網(wǎng)風(fēng)險評估研究

白東平 紀秀 孟祥萍 王佳寧 李殿文

摘? 要：針對基于態(tài)勢感知的主動配電網(wǎng)進行災(zāi)害風(fēng)險評價研究，提出了分布式能源風(fēng)險評估指標體系，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風(fēng)險評估指標，并對指標體系進行了量化評估，可以為風(fēng)險管理提供更加準確的信息。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險評估;指標體系;態(tài)勢感知

0? ? 引言

“態(tài)勢感知”這一概念源于軍事領(lǐng)域，20世紀90年代才被引入信息安全領(lǐng)域?；趹B(tài)勢感知的主動配電網(wǎng)研究包括主動配電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險評估和主動配電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險預(yù)測等方面。

由于目前全球化石能源儲量有限，所以大力發(fā)展分布式能源是大勢所趨，是未來可持續(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，主動配電網(wǎng)中分布式能源發(fā)電比重不斷增加，產(chǎn)生危險時對主動配電網(wǎng)的危害越來越大，所以對分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估的研究勢在必行。

本文在分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上建立了分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估指標體系。

1? ? 主動配電網(wǎng)風(fēng)險指標分析

1.1? ?含分布式能源的主動配電網(wǎng)消納能力評估

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

主動配電網(wǎng)的供蓄比例指標指的是主動配電網(wǎng)對分布式能源的消納能力，可以為含有分布式能源的主動配電網(wǎng)風(fēng)險評估提供依據(jù);主動配電網(wǎng)的消納比例指標指的是對分布式能源的利用率，重點體現(xiàn)了主動配電網(wǎng)對分布式能源的兼容性[2]。

主動配電網(wǎng)的供蓄比例指標計算公式可以表示為：

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

主動配電網(wǎng)的消納比例指標計算公式可以表示為：

式中：Pvir為主動配電網(wǎng)中分布式能源的實際出力功率;Pdismax為主動配電網(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)險評估

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

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

（2）并網(wǎng)節(jié)點電流方面，分布式能源在檢修或故障時，繼續(xù)給停電線路和周圍負載，從而形成孤島效應(yīng)，極易損壞用電設(shè)備，當恢復(fù)連接時，分布式能源與主動配電網(wǎng)的相位不同步，就會形成危害主動配電網(wǎng)的巨大沖擊電流;

（3）并網(wǎng)節(jié)點頻率方面，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性以及波動性，極易影響主動配電網(wǎng)內(nèi)的頻率穩(wěn)定[3-4]。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點電壓平均合格率指標計算公式可以表示為：

式中：V為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點的總節(jié)點數(shù)。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點電流平均合格率指標計算公式可以表示為：

式中：A為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點的總節(jié)點數(shù)。

分布式能源并網(wǎng)節(jié)點頻率平均合格率指標計算公式可以表示為：

式中：H為分布式能源并網(wǎng)節(jié)點的總節(jié)點數(shù)。

2? ? 風(fēng)險評估指標體系的建立與權(quán)重計算

首先選取分布式能源為評估目標，然后根據(jù)第一節(jié)選取的五個評估指標建立分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估指標體系，共計兩個評估層次[5]。

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

分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估指標體系包括五個評估指標，建立1～9標度的影響因素判斷矩陣如表2所示，指數(shù)標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應(yīng)的特征向量，即為分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估指標體系中五個評估指標的權(quán)重值。基于1～9標度的各指標的權(quán)重結(jié)果為：0.65、0.15、0.06、0.06、0.06;基于指數(shù)標度的各指標的權(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)標度法在權(quán)重結(jié)果上比1～9標度法更符合人們的思維判斷。

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

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。

經(jīng)過一致性指標的計算，其中1～9標度法的一致性判斷值為CR=0.080 5，指數(shù)標度法的一致性判斷值為CR=0.052 3，CR值均小于等于0.1，其判斷矩陣均滿足一致性要求。但從表4中平均一致性指標RI的取值就可以看出，指數(shù)標度法構(gòu)建的判斷矩陣優(yōu)于1～9標度法構(gòu)建的判斷矩陣。

3? ? 實例分析

為了說明上述方法在實際的評估系統(tǒng)中的作用，特選用吉林省某市含分布式能源的主動配電網(wǎng)為例進行風(fēng)險評估。某市分布式能源風(fēng)險評估指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表5所示。

根據(jù)指數(shù)得分與計算權(quán)重，經(jīng)過計算得出，該市的分布式能源風(fēng)險評估指標體系基于1～9標度法的層次分析法總得分為92.95分，基于指數(shù)標度法的層次分析法總得分為94.63分，從得分上進一步說明了基于指數(shù)標度法的分布式能源并網(wǎng)風(fēng)險評估指標體系的得分更符合實際情況。

4? ? 結(jié)語

本文針對基于態(tài)勢感知的主動配電網(wǎng)進行災(zāi)害風(fēng)險評價研究，提出了分布式能源風(fēng)險評估指標體系，分別進行了基于指數(shù)標度法的層次分析法和基于1～9標度法的層次分析法的分布式能源風(fēng)險綜合評估，最終得出基于指數(shù)標度法更具優(yōu)越性。其次，本文通過對分布式能源風(fēng)險評估指標體系進行量化評估，為風(fēng)險管理提供了更加準確有效的信息。

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收稿日期：2020-06-19

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