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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date电能质量分析(2)电能质量分析(2)浙江大学宁波理工学院电能质量分析课程论文 题 目 电能质量综合评估 项目成员 黄敏瑶 专业班级 电气102 指导教师 马龙华 分 院 信息 完成日期 2013-10-31 电能质量综合评估摘要随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户的比例不断提高，由此而产生的电能质量问题，表现得越来越突出。本文在介绍电能质量综合评估的定义、必要性及
2、目的的基础上提出了几种常用的电能质量评估方法。本文利用概率和矢量代数相结合的方法，通过实例分析后得出：首先,这种方法能够较好地反映运城市电能质量的实际情况。其次，该方法评估过程简单易懂，能够较好地和所学理论进行有机结合。本文在介绍电能质量的基本知识的基础上，针对影响电能质量因素进行了MATLAB仿真处理。目前,我国实施竞价上网，按质定价、优质优价的原则。这将是电能质量综合评估问题研究与开发的方向。电能质量评估对认识电力系统电能质量有重要意义，从而对改善电能质量有指导意义。关键词：电能质量 概率和矢量代数 综合评估 Comprehensive Evaluation of Power Qualit
3、yAbstract With the rapid development of economy, the proportion of nonlinear load users are increasing, and the power quality problems produced by it are becoming more and more outstanding. The paper put forward several common power quality assessment method based on the introduction of power qualit
4、y evaluation of definition, necessity and purpose. This thesis using the methods of probability and vector algebra analysed examples, and indicates that this method can better reflect the power quality of Yun Cheng. Secondly, the evaluation process of this method is simple and understandable, and ca
5、n combine the theory we have already studied very well. The paper using the MATLAB software processed the factors Influences power quality based on the introduction of the power quality. At present, the principle in our country is bidding for access, pricing by quality, high quality and price, and t
6、his will be the direction of power quality assessment questions research and development. And it has important meaning to know power quality in power system. So as to improve the quality of power.Key words: Power quality; Probability and vector algebra; Comprehensive evaluation目录前言1第1章 概述11.1 本文研究的目
7、的和意义11.2 国内外的研究现状12.1 电能质量的定义22.2 我国电能质量的相关标准及其允许限值及其等级划分22.2.1我国电能质量的相关标准及其允许限值22.2.2我国电能质量的等级划分32.3 电能质量重要指标及国家标准32.3.1 电压偏差32.3.2 电压波动42.3.3 电压闪变52.3.4 频率偏差52.3.5 电网谐波62.3.6 三相电压不平衡度62.3.7 暂态指标72.4 电能质量问题的产生72.5 如何改善电能质量8第3章 电能质量综合评估83.1 电能质量评估的定义、必要性及目的83.1.1 评估方式的定义83.1.2 电能质量评估的必要性及目的93.2 电能质量
8、综合评估的方法93.2.1 概率论与模糊数学相结合的方法93.2.3 基于模糊数学的方法103.2.4 智能化综合评估简介113.2.5 本文所用方法11第4章 算例分析114.1 石化供电系统电能质量指标及分析114.2 数据处理124.2.1 评估原理124.2.3 结果分析14参考文献15-前言随着电网规模的不断扩大、高新科技以及新兴技术产业的发展，越来越多的电能量问题受到用户的普遍重视。目前我国电网的电压偏差、电压波动与闪变、电压三相不平衡、电压谐波、暂时过电压和瞬态过电压严重影响电能质量,这就必然使我国的电力市场采取按质定价。如何寻找一种切实有效的方法以实现电能的按质定价是对国内外研
9、究人员的一项重大挑战。本文先须深入理解电能质量的基本理论,然后对电能质量的综合评估方法进行了初步研究，提出基于概率和矢量代数相结合的方法、概率和模糊数学相结合的方法、物元分析法、模糊数学法、以及人工神经网络法和遗传算法的相关理论及简单的应用。本文针对概率和矢量代数相结合的方法，结合实例对石化企业负荷的电能质量情况进行了综合评估。由于时间有限，本文对问题的考虑不是十分全面和深入，工作中难免存在不足和缺陷，有待在以后的工作中逐步提高和完善，也恳请各位专家、老师和同学批评指正。第1章 概述本章首先介绍了电能质量研究的目的和意义、国内外的研究现状，这将初步认识研究电能质量的意义。其次，简要介绍了本文所
10、做的工作，以使读者很清晰地对本文的内容有一定的了解。1.1 本文研究的目的和意义特殊商品投入到市场竞争中去，实施竞价上网、按质定价、优质优价的原则。因此，在电二十一世纪后，我国的电力已作为一种特殊商品逐渐市场化，电力市场逐步成型。随着电力市场化的进行，电力系统将出现厂网分开，供输分离的局面，电能将统一开放，作为一种就可以综合评估、比较各种电能的质量，从而为建立公平的电力市场创造条件。同时，有了一力市场环境下对电能质量进行评估具有重要的意义。有了明确的电能质量等级划分方法，个明确的电能质量的评估标准，也便于购电方进行比较和选择，从而达到以最少的资金获得最适合电能的目的。 高新技术在社会各个领域的
11、渗透应用,电能质量的重要性将日益引起人们的关注.当今威胁电网质量的主要干扰是动态电能质量问题。目前,我国对原有电能质量标准进行了进一步的修改,同时,也制定了有关电压跌落和短时供电中断等的动态技术指标。以为电能质量的评估提供提供依据,科学,准确的测试手段和分析方法对研究扰动现象对用户危害的程度,以及预防和抑制故障具有重要的意义。1.2 国内外的研究现状随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，是石油化工企业等现代工业和电气化铁路、家用电器的发展，电网负荷加大，电力系统中的非线性负荷及冲击性、波动性负荷,使得电网发生波形畸变(谐波)、电压波动、闪变、三相不平衡，非对称性(负序)和负荷波动性日趋严重。电能质
12、量的下降严重地影响了供用电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。所以在世界各国都十分重视电能质量的管理。一方面要深入探索电能质量领域的基础性研究工作，包括电能质量的定义、评价标准，电能质量问题的表现形式、评估方法。同时，积极研究电能质量评估的新方法、新技术和新策略，将更为先进、科学的评估理念和评估思想借鉴到电能质量评估管理领域里。2.1 电能质量的定义 电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的质量。理想状态的公用电网应以恒定的频率、标准正弦波和额定电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值大小应相等、相位对称且相差120度。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备
13、非线性或不对称、负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态并不存在。因此，产生了电网运行电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念，围绕电能质量含义，从不同角度理解通常包括：（1）电压质量：是以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。（2）电流质量：反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义
14、有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。（3）供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。（4）用电质量：包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。总之，上述定义都是将电能质量与用户的需求相联系，即解决电能质量问题，就是保证系统设备安全运行并提供给用户所需要的质量水平的电能。12.2 我国电能质量的相关标准及其允许限值及其等级划分2.2.1我国电能质量的相关标准及其允许限值（1）GB 12325
15、1990供电电压允许偏差。电压等级10kv及以下，要求小于7%；35kv及以上，要求正、负偏差的绝对值之和小于10%；220v供电电压，要求小于7%、-10%。（2）GB/T 159451995电力系统频率允许偏差。系统频率允许偏差为0.2Hz，系统较小时可允许0.5Hz。 （3）GB/T 155431995三相电压允许不平衡度。三相电压允许不平衡度为2%、短时可不超过4%，用户引起的不平衡度为1.3%。 （4）GB 123262000电压波动和闪变。电压允许波动：10kv, 2.5%；35110kv，2%；220kv，1.6%。闪变要求较高时为0.4%，一般为0.6%。 （5）GB/T 14
16、5491993公用电网谐波。电网谐波电压限值：电网电压（kv）为0.38，6、10,35、66，110时，电压畸变率（%）的相应要求为5.0，4.0，3.0，2.0。该标准就用户向电网注入谐波电流的限值也做了相应的规定。 （6）GB/T 184812001暂时过电压和瞬态过电压 。标准规定了交流电力系统中作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平，以及过电压保护方法。22.2.2我国电能质量的等级划分 虽然人们不断地提及“电能质量”这个术语，但是对电能质量的定义仍未能达成共识。IEC（ 1000-2-2/4 ）标准将“电能质量”定义为“供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户
17、使用电力的物理特性”。IEEE Std.1100-1999将“电能质量”定义为“满足电子装置的运行条件，并能够以一种与主布线系统及其它相关装置相协调的方式驱动、保护电子装置”。 不论如何表达，“电能质量”的概念中应包括电能供应中所要考虑的一切方面，这些方面可以分成如下三类： （1） 电压和频率的偏差：过电压、欠电压、频率偏差。（2） 电压和电流的波形：电压跌落、电压突升、电压波动和闪变、谐波、三相不对称。 （3） 供电连续性：瞬时断电，暂时断电，持续断电。 我国在参考IECEMC-61000系列标准和IEEEStd标准后，已经颁布的电能质量系列国家标准有供电电压允许偏差、电压允许波动和闪变、公
18、用电网谐波、三相电压允许不平衡度和电力系统频率允许偏差等五项。2.3 电能质量重要指标及国家标准电能质量指标主要包括:频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等。而电能质量的标准是保证电网安全经济运行，保护电气环境，保障电力用户正常使用电能质量的技术规范，是实施电能质量管理，推广电能质量技术，维护用电双方合法权益的依据。从20世纪80年代初到2001年，国家技术监督局先后组织并颁布了六项电能质量国家标准。这些标准成为评定电能质量的重要指标，也是电力工作者选用补偿方法、改善控制装置和选择技术措施的依据。然而我国电能质量标准体系
19、还很不完善，如有些指标已经是工业生产中急需提出的，但目前仍没有做出必要的规定，而且还缺少完整的技术指导和行业规程和导则。因此，建立全面的电能质量标准体系仍然有大量工作去展开。2.3.1 电压偏差(1) 定义：供电系统在正常运行方式下，某一节点的实际电压与系统的标准电压之差对系统标称电压的百分数。其数学表达式如下：U=100 （21） 式中：U电压偏差； Ure实际电压（kV）；UN系统标称电压（kV）。确定允许电压偏差是一个综合的技术经济问题，允许的电压偏差小，有利于用电设备的安全、经济运行，但须为此在电网中增添更多的无功电源和调压设备，需要更多的投入。反过来，如果扩大用电设备对电压的适应范围
20、，提高设备在这方面的性能往往也需增加设备的投资。供电系统在正常运行时，负荷时刻发生着变化，系统的运行方式也经常改变，系统中各节点的电压随之发生改变，会偏离电压标称值。电压的这种变化是缓慢的，其每秒电压变化率小于标称电压的1%。供电电压允许偏差是电能质量的一项基本指标，合理确定该偏差对于电气设备的制造和运行，对于电力系统安全和经济都有重要意义。系统无功功率不平衡是引起系统电压偏差的根本原因，无功功率越严重，电压偏差越大。另外供配电网络结构的不合理也能导致电压偏差。供配电线路输送距离过长，输送容量过大，导致截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而产生电压偏差。(2) 电压偏差过大所产生的危害:对
21、用电设备的危害：当电压偏离标称电压较大时，用电设备的运行性能恶化，不仅运行效率降低，还可能由于过电压或过电流而损坏。例如，当电压高于标称电压5%时，白炽灯的寿命会减少30%，当电压高于标称电压10%时，白炽灯的寿命会减小一半，从而使白炽灯的损坏数量大大增加，当电压低于标称电压的5%时，白炽灯的光通量减少18%。当电压低于标称电压10%时，光通量减少30%，从而使照度显著降低。电压过低或过高都会使电动机的温升增加，若电动机长时间处于较大的电压偏差下运行，就可能烧坏电动机绕组，使绕组绝缘老化而缩短电动机的寿命。由于许多家用电器内部都装有动力装置，也即是各种类型的电动机，电压偏差过大同样会影响它们的
22、使用效率和寿命，严重影响人们的正常生活。 对电网的危害: 输电线路的输送功率受功率稳定极限的限制，而线路的静态稳定功率极限近似与线路的电压平方成正比。系统运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。如果电力系统缺乏无功电源，可能产生系统电压不稳定现象，导致电压崩溃。（3）国家标准：GB12325-90中规定：35kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%；220kV单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%，-10%。2.3.2 电压波动(1) 定义：电压波动定
23、义为电压均方根一系列相对快速变动或连续改变的现象，其变化周期大于工频周期。电压波动值为相邻电压方均根的两个极限值Umax和Umin之差U，常以其标称电压的百分数表示其相对百分值:d100 （2-2）相对最大电压变动值:d100 （2-3）在配电系统运行中，这种电压波动现象有可能多次出现，变化过程可能是规则的、不规则的，亦或是随机的。在波动负荷中，以电弧炉引起的电压波动最为严重。多数国家在制定的电压波动与闪变标准中的条款是针对电弧炉负荷设定的。同时电弧炉造成的供电电压波动对用电设备和系统安全运行的影响主要决定于波动值的大小和变动的频度。(2) 国家标准：GB12326-2000中规定：在公共供电
24、点的电压波动允许值如下：10kV及以下为2.5%，35kV110kV为2%，220kV及以上为1.6%。2.3.3 电压闪变(1) 定义：闪变是经过灯脑眼环节反映人对照度的主观视感。为更为本质地描述灯脑眼环节的频率特性，IEC推荐引入视感度系数K（）: K（）100 (2-4)式中:S=1觉察单位是以闪变觉察率F(%)的50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，闪变觉察F(%)的统计公式如下: F(%) 100 (2-5)式中：A为没有觉察的人数；B为略有觉察的人数；C为有明显觉察的人数；D为不能忍受的数。电压闪变通常是以白炽灯的工况作为判断。在所有低频成份中，人眼对8.8Hz的电压波动最为敏感。因此
25、，IEC标准以S1(S为瞬时闪变视觉度)为察觉单位，对1/2以下的低频成分以8.8Hz为标准作归一化处理，通过S=1下的电压波动频率、电压波动及视觉系数之间的关系将不同频率下的低频电压波动转化为一个特定频率(如8.8Hz)的电压波动，以该特定频率电压波动的限值作为判断是否发生闪变的标准，大于该限值则判断为发生了闪变；反之则没有，闪变与电压波动有着直接的关系,但由于引起闪变的某些量值难以量化，而且它还需要对电压波动(调幅波)频谱分析度进行统计。因此，对闪变的计算远远比计算电压波动要复杂得多。到目前为止还没有准确计算闪变的公式。(2) 国家标准：GB12326-2000中规定，对照明要求高的白炽灯
26、负荷为0.4%，对于一般性的照明负荷为0.6%。2.3.4 频率偏差(1) 定义：频率偏差是指在电力系统正常运行条件下，系统频率的实际值与标称值(50Hz6OHz，我国采用5OHz标准)之差。用公式表示为:=re-N （2-6）式中：频率偏差，Hz；re实际频率，Hz；N系统标称频率，Hz。频率是电能质量的重要指标之一,系统负荷特别是发电厂厂用电负荷对频率的要求。要保证用户和发电厂的正常运行就必须严格控制系统频率，使系统的频率偏差控制在允许范围之内。允许频率偏差的大小不仅体现了电力系统运行管理水平的高低，同时反映了一个国家工业发达的程度。 (2) 频率偏差过大所产生的危害: 对用电负荷: 工业
27、企业所使用的用电设备大多数是异步电动机，其转速与系统频率有关，系统频率变化将引起电动机转速改变，从而影响产品质量,降低劳动生产率。电动机的输出功率与系统频率有关，系统频率下降使电动机的输出功率降低，从而影响所传动机械的出力,使电子设备不能正常工作，甚至停止运行,而电子设备对系统频率非常敏感，系统频率的不稳定会影响这些电子设备的工作特性，降低准确度，造成误差。 对电力系统: 降低发电机组效率，严重时可能引发系统频率崩溃或电压崩溃。汽轮机在低频下运行时容易产生叶片共振，造成叶片疲劳损伤和断裂，处于低频率电力系统中的异步电动机和变压器其主磁通会增加，系统所需无功功率大为增加，导致系统电压水平降低，给
28、系统电压调整带来困难。无功补偿用电容器的补偿容量与频率成正比，当系统频率下降时，电容器的无功出力成比例降低，不利于系统电压的调整，使感应式电能表的计量误差加大。(3) 国家标准：我国电力系统的标准频率为50Hz，GB/T15945-1995中规定，电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz，当系统的容量较小时，偏差值可以放宽到0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在中规定“供电局供电频率允许的偏差”：电网容量在300万千瓦以上者为0.2Hz，电网容量在300万千瓦以下者为0.5Hz。实际的运行中，从各大电力系统看都保持在不大于0.1Hz范围内。2.3.5 电网谐波(1) 定义：谐波的国际公
29、认定义是:“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。谐波的一个重要指标就是总谐波畸变率(THD)，定义为畸变波形因谐波引起的偏离正弦波形的程度。用公式表示为:THDh100 （2-7） 式中：THDh电压总谐波畸变率；Uh各次谐波均方根值；U1基波均方根值；M所考虑的谐波最高次数，由波形的畸变程度和分析的准确度要求来决定，通常取50。 (2) 国家标准：GB/T14549-93中规定：6220kV各级公用电网电压（相电压）总谐波畸变率是：0.38kV为5.0%，610kV为4.0%，3566kV为3.0%，110kV为2.0%；用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐
30、波电压在限值范围内，所以国标规定各级电网谐波产生的电压总畸变率是：0.38kV为2.6%，610kV为2.2%，3566kV为1.9%，110kV为1.5%。对220kV及其以上其供电的电力用户参照本标准110kV执行。2.3.6 三相电压不平衡度(1) 定义：电力系统在正常的运行方式下，电量的负序分量均方根之与正序分量均方根值之比。100 （2-8）式中：U1为三相电压正序分量的均方根值；U2为三相电压负序分量的均方根值。电力系统的三相不平衡(或对称)是由于三相负载不平衡(或对称)以及系统元件参数的不对称所致。在研究不对称的三相电力系统时，广泛使用对称分量法，即将任何一组不对称的三相相量(电
31、压或电流)分解成相序各不相同的三相对称的三相相量。三相电源电压畸变不对称时，对于三相四线制电路，电压中除含有谐波分量外，还含有正序、负序、零序分量。对于三相三线制电路，只含有正、负序分量。电力系统三相不平衡可以分为事故性不平衡和正常性不平衡两大类。事故性不平衡由系统中各种非对称性故障引起，比如单相接地短路、两相接地短路或两相相间短路等。而电力系统正常运行时，供电环节的不平衡或用电环节的不平衡都将导致电力系统的三相不平衡。(2) 三相不平衡所产生的危害： 对感应电动机: 电动机的负序电抗很小，所以负序电压产生的负序电流很大，使电动机的铜损增加。铜损的加大不仅使电动机效率降低，同时使电动机过热，导
32、致绝缘老化过程加快。 对变压器：变压器处于不平衡负载下运行时，变压器容量得不到充分利用。研究表明，变压器工作在标称负载下，当电流不平衡度为10%时，变压器绝缘寿命约缩短16%。 对换流器：三相不平衡使换流器的触发角不对称，换流器将产生较大的非特征谐波。非特征谐波电流的出现对换流器的谐波治理提出了更高的要求，直接导致换流器总投资的加大。 (3) 国家标准：GB/T15543-1995中规定：电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%。短时不得超过4%，标准中还规定对每个用户电压不平衡度的一般限值为1.3%。2.3.7 暂态指标评估电能质量的技术指标除了以上几节中介绍的稳态指标之外，还有暂态指
33、标，主要有电压暂升、电压暂降、瞬时间断、暂时过电压、瞬态过电压、脉冲等等。其中，由于变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动化生产线以及计算机系统等敏感性用电设备的大量使用，电压暂降(凹陷、跌落)与短时断电(间断)问题引起了有关部门和研究人员的重视，国内外不少专家学者认为这一问题已上升为当前最重要的电能质量问题之一，许多国家已开展了电压暂降的长期监测工作。电压暂降和电压短时间中断通常是相关联的电能质量问题，发达国家早在20世纪80年代初就开始研究电压跌落并取得大量的应用成果。2.4 电能质量问题的产生 (1)电能质量问题的定义和分类 电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称，其实质是电
34、压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。 (2)电能质量问题产生原因分析 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因。 电力系统元件存在的非线性问题 电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路（特别是超高压输电线路）对谐波的放大作用。此外，还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中，直流输电是目前电力系统最大的谐波源。 非线性负荷 在工业和生活用电负载中，非线性负载占很大比例，这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉（包括交流电弧炉和直流电弧炉）是主要的非线性
35、负载，它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中，荧光灯的伏安特性是严重非线性的，也会引起严重的谐波电流，其中3次谐波的含量最高。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染，同时也使功率因数降低。 电力系统故障电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题，如各种短路故障、自然现象灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。32.5 如何改善电能质量现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过
36、大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。1 电能质量的监测对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径，虽然这方面的监测仪器已不少，但大多数只局限于持续性和稳定性指标的监测，而传统的基于有效值理论的监测技术由于不能精确描述电能质量，因此需要发展满足以下要求的监测技术：2 改善电能质量的措施改善电能质量措施的研究涉及面很广。为减少频率和电压偏差，应实施电网调度自动化、无功优化、负荷控制以及许多新型的调频、调压装置的开发和应用。近几年在全国范围内进行的城乡电网改造工程，是提高电能质量的重要措施。在抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡方面，目前已有几种装量可供选择，例如技术已相当成
37、熟的无源滤波器、静止无功补偿装置（SVC）等。第3章 电能质量综合评估本章介绍了电能质量综合评估的特点以及电能质量综合评估的几种常用方法，通过分析，加强了对各种电能质量综合评估方法的认识，为今后电能质量综合评估方法的进一步完善打下了良好的基础，比较分析结果可以作为今后选择电能质量综合评估方法的重要依据。3.1 电能质量评估的定义、必要性及目的3.1.1 评估方式的定义1 单项评估和综合评估按电能质量所包含的具体指标内容进行评估是最常见的和普遍采用的方法，它可分为以下两种：(1)单项评估。针对某一个电能质量问题或对其某个特征进行量化而得到考核值的过程。结果的表现形式就是该项电能质量的单项指标，评
38、估结果就是指标值。例如三次谐波电压含有率HRU3为4。(2)综合评估。电能质量综合评估就是在分析单项指标的基础上，把部分或全部电能质量问题以及某项电能质量的多个特征量按属性合成一个有机的整体，进而得到其考核值的过程，结果的表现形式可以是电能质量的综合指标或综合等级。根据评估所包括的内容可以分为单项电能质量多参数综合评估(如电压谐波总畸变率THD)和多项电能质量综合评估。2 指标量化评估和等级评估为了满足不同应用环境的需要，按评估结果形式可以分为指标量化评估和等级评估。量化评估是将各规定的电能质量指标数值化的计算，得到的评估结果是一具体数值。它可以直接与标准规定的或合同规定的限值水平相比较。例如
39、，通过监测计算得到的某低压(380v220V)配电系统公共连接点处的THD为922，而国标中对应限值是5，经直接比较就很容易得出该公共连接点的谐波电压严重超标的结论。指标量化评估能够直接反映电能质量问题的严重性，且便于专业工作人员将其结果作为电能质量目标控制和改善电力设计的参量，由此可以作为评估的主要方式之一。3.1.2 电能质量评估的必要性及目的1. 电能质量综合评估的必要性近十年来，国内外由于电能质量引发的事故和问题呈上升趋势，因电能质量问题危害电网的安全稳定运行和造成的经济损失也在不断增加，对电能质量的管理和对电力污染的治理工作势在必行。2. 电能质量评估的目的和作用 （1）是评价某个电
40、网或某个供电点电能质量优劣的主要方法。 （2）是有效进行电能质量治理的先决条件。 （3）是供用双方制定供电合同及明确电能质量责任的重要依据。 （4）是为电能商品按质定价提供重要的基本数据。 （5）是推进和实施对干扰发射与敏感用户抗扰能力调查的驱动力。3.2 电能质量综合评估的方法3.2.1 概率论与模糊数学相结合的方法概率论与模糊数学相结合的评估步骤如下: （1）根据国标对电能质量各项指标分级。 （2）用概率统计方法对各项指标分级评估得到各指标各级的概率。 （3）将所有指标的概率分布按等级排成矩阵。 （4）将该矩阵与权重矢量相乘得到各级电能质量的评估结果矩阵。 （5）对所得矩阵采用加权平均法处
41、理得到电能质量的评估结果。以电压偏差为例，概率论与模糊数学相结合的评估方法的算法关系如下:（1）将电压偏差允许值7%的绝对值平均划分为n个等级（2）根据电压偏差变化曲线，得到电压偏差在第k级的时间为tk，则总时间为： T ( 3-1)各级所占概率为： Pktk/T (k=1,2, 10) (3- 2)（3）将所得各级概率排成矩阵 BU=P1 ,P2 ，Pn (3-3)（4）将BU乘以一个合适的权重矢量A （3-4）（5）对应用加权平均法就可以得到唯一量化指标，即电能质量的综合评估结果： （3-5）此种方法在初始数据采集和处理过程中应用概率统计方法，即保证了评估过程的客观性，避免了人为主观因素的
42、不良影响，又可以有效地体现各分项指标的主要特征，在数据评估阶段，引入了权重矢量，体现了各单项指标的重要性，能够满足用电个性化的需求，但是如何确定权重矢量，以克服主观因素的影响，尚需进一步改善。53.2.3 基于模糊数学的方法由于电能质量的一些指标对问题的描述具有模糊性，很难用定量关系来表示，模糊理论是解决这类问题的有效手段。目前，模糊数学理论在处理电能质量综合评估问题上，主要有模糊模式识和模糊综合评价如两种方法，它们的具体评估流程如图31和图32。模糊数学在处理客观实际问题时既能与精确数学相结合，又能包含有区别于精确数学的“非此即彼”的“亦此亦彼”的特性。在解决电能质量的模糊性问题上，具有明显
43、的优势。但是，模糊数学的方法在很大程度上都取决于人的主观因素，例如在确定隶属度函数时，人们只能根据经验得到近似的隶属度函数，并且在加权过程中，权重的确定也主要取决于人。因此，基于模糊数学的电能质量综合评估结果的客观性较差。7建立电能质量各项指标的隶属度函数将电能质量划分为若干等级形成指标隶属度样本集形成指标隶属度样本集代入测试数据得到的各项指标的所有数据的隶属度建立电能质量各顶指标的模糊模型对每项指标进行等级评定将实测数据代入模糊模型得到各项指标的模糊集合求出所有数据在各等级的百分比取模糊集合的算术平均数得到各项指标的隶属度，并将其用隶属度集合表示根据实际情况对二级评判进行因素划分采用海明距离贴近度求出隶属度集合于电能各等级的贴近度 判断电能质量属于哪一等级采用模糊综合评定进行等级判断 图3-1 模糊模式识别流程图 图3-2 模糊综合评价流程图3.2.4 智能化综合评估简介针对电能质量综合评估不确定性与高维、高度非线性的特点，擅长于解决这些问题的智能算法将为电能质量综合评估方法的研究注入强大动力。