智能电网电能质量系统分析方法和关键技术研究

本项目深入研究智能电网电能质量系统分析和评估领域的新方法和关键技术。通过构建分析电网电能质量连锁扰动模式的元胞自动机模型，定性分析不同类型电能质量事件通过元胞相互作用在电网中传播和转换的演化过程。研究谐振模态不确定性分析方法，分析电网中诸多不确定因素导致谐波谐振特征量的变化及范围，进而获取隐含的谐振模式并求取对应的稳定域和安全域边界。基于状态空间分析技术研究振荡瞬变的弱阻尼机理，分析参与振荡模式的元件及影响较大的参数；进而研究通过在线辨识获得振荡增量分布指标并据此确定振荡源位置。基于时频原子变换提取和分析不同起因的电压暂降特征；研究基于改进型自组织映射神经网络实现其起因分析的方法；进而研究建立和求解相应的电压暂降源定位优化模型的方法，确定暂降源的具体位置。研究电能质量及风险在线综合评估方法，建立并求解计及电能质量约束的智能电网自愈恢复优化模型，避免因电能质量问题导致恢复失败且提高负荷恢复量

本项目针对智能电网电能质量系统分析方法和关键技术从多个方面进行了深入分析研究。具体包括：.第一，对于电压暂降问题，通过引入时频原子变换算法提取不同原因引起的电压暂降的特征信息，根据其差异建立辨识规则并采用粗糙集化简，基于范例推理进行电压暂降成因在线辨识，可正确识别传统暂降源、新能源并网和冲击性负荷引起的暂降。进而，对于电气故障引起的暂降，首先基于序功率方向确定暂降源候选分布区域；然后，在此区域内，基于反演思想，建立寻找最邻近母线和准确故障位置的分步优化模型并求解，所提方法可准确定位暂降源，适应于新能源接入的智能配电网，且定位效果不受过渡电阻影响、计算量小。.第二，对于振荡瞬变扰动源定位问题，依托电能质量（PQ）有限观测点的扰动前后高频分量和稳态功率变化信息，判断扰动是否由电容器投切引起、扰动源个数和候选分布区域；然后，在相应区域内，建立基于潮流反演匹配的定位优化模型并求解，所提方法既可实现对一个/多个电容器投切扰动的准确定位，也可准确估计投切量。.第三，提出一种计及电能质量不确定性的自愈恢复策略，对于电网故障后经连通性校验划分的每个供电孤岛，考虑负荷优先级、开关动作次数、网损，建立切负荷和网络重构双层优化模型，减少了计算量。通过考虑分布式电源（DG）的调频特性并计及频率允许偏移约束，提高了总恢复量；基于点估计法建立谐波、负序不确定性约束，避免因PQ不确定性导致恢复失败。.第四，研究了DG接入和运行方式多变带来的谐波传播和谐波谐振的不确定性。一方面，基于2m+1点法研究谐波注入不确定性引起的谐波传播规律。进而，基于基尼系数提出一种全网谐波裕度均衡度指标，并作为目标建立并求解满足谐波畸变率约束的DG最大准入功率接入优化模型，得到最优出力组合。另一方面，基于2m+1点法和全概率公式分析了DG内阻抗、网络结构和电网元件变化导致的谐波谐振模式的不确定性问题，并基于聚类方法找出隐含的危险模式；进一步，研究探索了谐波谐振安全域边界。.最后，针对电能质量连锁扰动分析，通过构建元胞自动机模型定量分析了交直流系统中谐波通过元胞相互作用在电网中传播和转换的演化过程。进而，进行面向非特征次谐波影响的滤波器参数协调优化。特别地，针对谐波扰动下交直流断面输送功率下降的问题，考虑可控串补值对基波潮流、谐波传播的综合影响，建立以断面输送功率降低量最小为目标的协调优化模型并求解，以断面输送功率稳定。