一种提升农村微电网电能质量的方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于微电网电能质量提升，具体涉及一种提升农村微电网电能质量的方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、农村微电网是一种小规模的低压供用电系统，可以独立运行或与配网协同运行。农村微电网通常由分散式发电系统如光伏与储能终端及负荷组成。农村微电网的出现可以充分利用就地资源发电，缓解长距离的配电系统所带来的设备投资大的问题，但是由于分布式饭店系统的功率波动性大，对供电地区或当地用户的用电带来了用电质量不稳定的问题，并且随着分散式发电系统的增加，该问题日益加剧，需要对农村微电网密切监控和及时治理，否则不但会损害用电设备的使用寿命，还会对背靠背连接的电网的可靠供电引入不稳定因素，影响供电地区的供电质量。

2、电能质量是指电能在输送和使用过程中的电压、电流和频率等参数是否符合规定的标准和要求的，而电能质量针对供电和负荷的电气特征之间公共耦合点的相容性度量指标包括谐波、闪变、不平衡、过电压、欠电压、中断、暂态等指标，现有的电能质量提升主要通过如下方式进行：一是采用合理的电力系统设计和运行方式，优化电力系统的结构和参数，提高电力系统的抗干扰能力和自恢复能力，减少电能质量问题的产生和传播；二是采用电能质量监测和分析系统，实时监测和记录电力系统的电能质量状况，及时发现和诊断电能质量问题的原因和影响，提出改进措施和建议；三是采用电能质量补偿和控制装置，如有源滤波器、无功补偿器、动态电压恢复器、静止无功发生器等，对电力系统中的电能质量问题进行有效的补偿和控制，改善电力系统的电能质量水平。以上三种方式需要提前通过计算或监控，并按照相关标准计算或者采集电气数据，再与正常的电能质量的各项指标进行比对，确定出不合格的指标，然后再按照不合格指标指定对应方案，即需要对各不合格指标将进行一对一的提升解决。虽然电能质量指标众多，但各指标间存在一定的相关性，上述提升电能质量的方式忽略了指标间的相关性会导致出现电能质量治理的方案重复叠加，浪费资源，甚至出现超调问题，从而出现新的电能质量问题。

3、此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种提升农村微电网电能质量的方法、装置、设备及介质，是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述农村微电网电能质量对供电地区电能质量影响很大，现有的提升电能质量的方式针对众多指标进行，忽略了指标间的关联性，导致治理方案出现叠加，浪费资源，且容易出现超调问题的缺陷，本发明提供一种提升农村微电网电能质量的方法、装置、设备及介质，以解决上述技术问题。第一方面，本发明提供一种提升农村微电网电能质量的方法，包括如下步骤：s1.获取电能质量评价标准中定义的电能质量指标，采集农村微电网设定时间段内的历史电气运行数据，计算电能质量指标的数据值；

2、s2.通过对各电能质量指标的数据值进行相关性分析得到相关度，并将相关度大于阈值的两个电能质量指标识别为关联性指标；

3、s3.基于关联性指标对农村微电网的各电能质量指标进行降维，得到降维后的独立电能指标，对独立电能指标的运行特征进行分析识别子特征，记录设定时间段内每日的独立电能指标的不合格子特征顺序排序，构建不合格独立指标日矩阵；

4、s4.对不合格独立指标日矩阵进行聚类得到典型的独立指标的日特征矩阵，再根据日特征矩阵的排序关系识别指定时间特征内引起电能质量问题的独立电能指标的子特征，并依据该子特征制定提升农村微电网电能质量的方案。

5、进一步地，步骤s1具体步骤如下：

6、s11.获取电能质量评价标准中定义的电压偏差指标、三相不平衡相关指标、谐波相关指标作为电能质量指标；

7、s12.获取农村微电网设定时间段内的历史电气运行数据并按照设定采样周期进行采样，形成数据样本；历史电气运行数据包括三相电压、三相电流以及谐波参数信息；

8、s13.根据三相电压、三相电流以及谐波参数信息计算电压偏差指标数据、三相不平衡相关指标数据以及谐波相关指标数据；所述三相不平衡相关指标数据包括三相电压不平衡和三相电流不平衡；所述谐波相关指标数据包括各次电压谐波和电流谐波。

9、进一步地，步骤s2具体步骤如下：

10、s21.分析采样点的三相电压不平衡或三相电流不平衡与各次电压谐波和电流谐波的关联性，并计算谐波相关指标数据与三相不平衡的第一关联度；

11、s22.分析电压偏差与电压谐波及电流谐波的关联性，以及分析谐波与分布式电源接入点位置的关系的关联性，从而计算电压偏差与谐波相关指标数据的第二关联度；

12、s23.通过第一关联度和关联度阈值的关系判定谐波相关指标数据与三相不平衡为关联性指标；

13、s24.通过第二关联度和关联度阈值的关系判断谐波相关指标数据与电压偏差为关联性指标。

14、进一步地，步骤s3具体步骤如下：

15、s31.基于谐波相关指标数据与三相不平衡以及电压偏差均为关联性指标，对电能质量指标进行降维，将谐波相关指标数据作为降维后的独立电能指标；

16、s32.分别对设定时间段内各采样点的谐波指标数据中各相电压的谐波特征以及各相电流的谐波特征进行分析，识别每一相的各次电压谐波分量、电流谐波分量的幅值大于与基本幅值的占比关系，得到每一相总谐波中各次谐波在整个电压波形或电流波形中的占比顺序；

17、s33.基于相关标准中各次谐波含量的合格要求，以各次不合格的谐波分量为谐波相关指标数据的子特征，并按照占比由大到小的顺序依次对不合格的谐波分量进行排序，得到设定时间段内指定区域的农村微电网的各相不合格谐波排序的时间序列；

18、s34.基于不合格谐波排序的时间序列，并以日为单位记录设定时间段内每日的每相电压以及电流的不合格谐波排序顺序，建立时间排序的不合格谐波日矩阵。进一步地，步骤s4具体步骤如下：

19、s41.对设定时间段内划分时间区间，并记录每个时间区间的时间特征；

20、s42.对不合格谐波日矩阵进行基于时间特征的聚类，得到典型的每一相不合格谐波的日矩阵，并提取类中心的日特征矩阵，标记时间特征；

21、s43.基于日特征矩阵并根据排序关系得到指定时间特征下的农村微电网中各相引起电能质量问题的主不合格谐波，所述主不合格谐波的不合格次数大于设定次数阈值；

22、s44.制定针对主不合格谐波的电压或电流补偿方案，从而降低主不合格谐波对基本电压或基本电流的波形关系，最终提升农村微电网的电能质量。

23、进一步地，还包括如下步骤：

24、s5.执行提升农村微电网电能质量的方案后，验证独立电能指标对应优化效果，以及验证关联性指标的优化效果。

25、进一步地，步骤s44中，将对主不合格谐波加装对应滤除的补偿装置作为提升农村微电网的电能质量的方案；

26、步骤s5具体步骤如下：

27、s51.对不合格谐波加装对应滤除装置后采集农村微电网的当前电气运行数据；s52.根据当前电气运行数据计算电能质量的电压偏差指标、三相不平衡相关指标和谐波相关指标，并作为当前指标数据；

28、s53.将根据历史电气运行数据计算出的电能质量的电压偏差指标、三相不平衡相关指标和谐波相关指标作为历史指标数据；

29、s54.比较当前指标数据与历史指标数据对提升农村微电网电能质量的方案的执行效果进行验证。

30、第二方面，本发明提供一种提升农村微电网电能质量的装置，包括:

31、电能质量指标计算模块，用于获取电能质量评价标准中定义的电能质量指标，采集农村微电网设定时间段内的历史电气运行数据，计算电能质量指标的数据值；

32、关联性分析模块，用于通过对各电能质量指标的数据值进行相关性分析得到相关度，并将相关度大于阈值的两个电能质量指标识别为关联性指标；

33、不合格矩阵构建模块，用于基于关联性指标对农村微电网的各电能质量指标进行降维，得到降维后的独立电能指标，对独立电能指标的运行特征进行分析识别子特征，记录设定时间段内每日的独立电能指标的不合格子特征顺序排序，构建不合格独立指标日矩阵；

34、电能质量提升模块，用于对不合格独立指标日矩阵进行聚类得到典型的独立指标的日特征矩阵，再根据日特征矩阵的排序关系识别指定时间特征内引起电能质量问题的独立电能指标的子特征，并依据该子特征制定提升农村微电网电能质量的方案。

35、进一步地，电能质量指标计算模块包括：

36、电能质量指标获取单元，用于获取电能质量评价标准中定义的电压偏差指标、三相不平衡相关指标、谐波相关指标作为电能质量指标；

37、数据样本采集单元，用于获取农村微电网设定时间段内的历史电气运行数据并按照设定采样周期进行采样，形成数据样本；历史电气运行数据包括三相电压、三相电流以及谐波参数信息；

38、指标数据计算单元，用于根据三相电压、三相电流以及谐波参数信息计算电压偏差指标数据、三相不平衡相关指标数据以及谐波相关指标数据；所述三相不平衡相关指标数据包括三相电压不平衡和三相电流不平衡；所述谐波相关指标数据包括各次电压谐波和电流谐波。

39、进一步地，关联性分析模块包括：

40、第一关联度计算单元，用于分析采样点的三相电压不平衡或三相电流不平衡与各次电压谐波和电流谐波的关联性，并计算谐波相关指标数据与三相不平衡的第一关联度；

41、第二关联度计算单元，用于分析电压偏差与电压谐波及电流谐波的关联性，以及分析谐波与分布式电源接入点位置的关系的关联性，从而计算电压偏差与谐波相关指标数据的第二关联度；

42、第一关联性指标判定单元，用于通过第一关联度和关联度阈值的关系判定谐波相关指标数据与三相不平衡为关联性指标；

43、第二关联性指标判定单元，用于通过第二关联度和关联度阈值的关系判断谐波相关指标数据与电压偏差为关联性指标。

44、进一步地，不合格矩阵构建模块包括：

45、电能指标降维单元，用于基于谐波相关指标数据与三相不平衡以及电压偏差均为关联性指标，对电能质量指标进行降维，将谐波相关指标数据作为降维后的独立电能指标；

46、谐波分析单元，用于分别对设定时间段内各采样点的谐波指标数据中各相电压的谐波特征以及各相电流的谐波特征进行分析，识别每一相的各次电压谐波分量、电流谐波分量的幅值大于与基本幅值的占比关系，得到每一相总谐波中各次谐波在整个电压波形或电流波形中的占比顺序；

47、不合格谐波排序单元，用于基于相关标准中各次谐波含量的合格要求，以各次不合格的谐波分量为谐波相关指标数据的子特征，并按照占比由大到小的顺序依次对不合格的谐波分量进行排序，得到设定时间段内指定区域的农村微电网的各相不合格谐波排序的时间序列；

48、不合格谐波矩阵构建单元，用于基于不合格谐波排序的时间序列，并以日为单位记录设定时间段内每日的每相电压以及电流的不合格谐波排序顺序，建立时间排序的不合格谐波日矩阵。

49、进一步地，电能质量提升模块包括：

50、时间特征划分单元，用于对设定时间段内划分时间区间，并记录每个时间区间的时间特征；

51、不合格谐波矩阵聚类单元，用于对不合格谐波日矩阵进行基于时间特征的聚类，得到典型的每一相不合格谐波的日矩阵，并提取类中心的日特征矩阵，标记时间特征；

52、主不合格谐波获取单元，用于基于日特征矩阵并根据排序关系得到指定时间特征下的农村微电网中各相引起电能质量问题的主不合格谐波，所述主不合格谐波的不合格次数大于设定次数阈值；

53、谐波抑制单元，用于制定针对主不合格谐波的电压或电流补偿方案，从而降低主不合格谐波对基本电压或基本电流的波形关系，最终提升农村微电网的电能质量。

54、第三方面，本发明提供一种设备，包括处理器和存储器；

55、其中，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得设备执行上述第一方面所述的方法。

56、第四方面，本发明提供了一种存储介质，

57、所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。

58、本发明的有益效果在于：

59、本发明提供的提升农村微电网电能质量的方法、装置、设备及介质，通过电能质量指标的相关性分析，进行电能质量指标的降维的处理，只保留电能指标中相对独立的指标，从而将数量多且互相影响的电能质量指标体系和综合提升电能质量的策略转变为针对独立电能质量指标的深度分析和提升治理策略，不但能有效的提升整体电能质量，还能降低治理成本，实现一对多的优化提升效果。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

60、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。