一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法技术

本发明专利技术谐波污染管理的方法，具体涉及一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，由于电力用户每时每刻都在向电网排放谐波污染，本发明专利技术通过对电力用户征收排污费，给电力用户施加了一定的经济刺激，不仅使谐波污染排放问题外部不经济性内部化，对于促进用户的谐波污染治理、改善电网电能质量环境等方面也起到非常重要的作用。本申请在谐波污染收费也采用分段累进税率制度，按照母线电压质量水平的高低，规定不同等级的税率。母线电压质量水平越高，那么用户需要承担的责任越小，税率越低；反之，电压质量水平越低，电网谐波污染越严重，用户需要承担的责任越大，税率越高。根据税收对象自身的负税能力承担相应的负税责任，具有公平负担的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法
本专利技术谐波污染管理的方法，具体涉及一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法。
技术介绍
电网谐波管理的应用上就是根据用户自身的负荷特性以及排污需求等，通过征收排污费和用户之间谐波污染排放权交易等措施进行协调治理达到谐波污染减排的一种管理方式,这种方式对于供用电双方都是很好的激励作用，从而达到社会效益最优化。由于电力用户非线性负荷的使用以及滤波技术的限制，谐波污染是无法避免的，主要原因有以下几点，第一，用户在使用电能时不可避免的会产生谐波污染，第二，目前相关治理谐波的技术还不是太完善，无法达到完全消除谐波污染，第三，在治理谐波时不仅仅考虑的是技术层面，还得考虑经济可行性，当治理谐波的成本超过谐波污染造成的损失时，社会效益不是最优的。所以说在现阶段段技术条件下，要想完全消除谐波污染是不可行的，与其片面的追求完全消除谐波污染，不如使用经济和技术相结合的方法，对谐波进行多层次化的管理，从而使得社会效益最优。目前电网提供的电磁环境资源是属于公共财产的，在谐波源用户的谐波注入电网不超标的情况下，根据现行的电力系统谐波管理制度，每一个谐波源都有权利向电网注入谐波，而且每一个谐波源都没有权利阻止其他谐波源用户对电网谐波的注入，引发电网谐波“谁都应该负责任，谁都不负责任”的情况。所以产权不明确，制度不完善会导致所有电力用户排放谐波污染而不付任何费用。向电网排放谐波污染实际上是对公共电磁环境的污染，对于其他的电力用户也会造成不良的影响，然而这种行为并不需要为此付出任何的赔偿。所以说谐波污染排放是一种外部不经济性活动。为了消除谐波污染排放的外部不经济性，也就是电力用户在排放谐波污染时需要承担外部不经济性的后果，可以采用经济的手段，也就是对于电力用户谐波污染排放行为收取相应的费用，这也是对电能质量环境资源的一种价值体现，因此急需一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，具体技术方案如下：一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法包括以下步骤：(1)建立电力用户的谐波责任模型；所述模型包括母线X、若干电力用户；所述若干电力用户与母线X的一侧连接；所述母线的另一侧与电力系统供电端连接；(2)计算各个电力用户的对母线X的h次谐波污染责任；(3)评估母线X的电压质量等级，所述母线X的电压质量等级划分成9个等级，如下表1所示：表1各项评估指标等级表等级1级2级3级4级5级6级7级8级9级结果特质优质良好中等合格轻度污染中度污染重度污染极度污染其中，设定将国标限值作为第5等级，表示电压质量谐波污染水平为合格，1-4等级表示电压质量谐波污染水平优于国标，6-9等级表示电压质量谐波污染水平超出国标范围，是不合格的，电能质量情况从1～9级逐级下降。(4)根据母线X的电压质量等级和电力用户对母线X的谐波污染责任，对各电力用户进行谐波污染责任的收费；当母线X的电压质量等级在合格及以上时，不用对电力用户进行处罚；当母线X的电压质量等级为不合格时，根据各电力用户对母线X的谐波污染责任进行相应的收费。优选地，所述步骤(2)中计算各个电力用户的对母线X的h次谐波污染责任的具体步骤包括：(1)设用户D是若干电力用户中的一个，且用户D是一个主要的非线性谐波源，电力用户D的h次谐波电流记为母线X处监测到的h次谐波电压记为则谐波源注入谐波电流与母线X处的谐波电压有如下关系：其中，ZhX为电力用户D的h次等效谐波阻抗，为母线X处的h次背景谐波电压；背景谐波电压是系统侧以及除电力用户D之外的其余电力用户在母线X处贡献的谐波电压；(2)令是用户D在母线X处产生的h次谐波电压，则与三个相量满足相量相加关系，即：定义电力用户D对母线X的h次谐波电压责任为μh，则：其中，α表示向量与之间的夹角；(3)将h次谐波电压责任μh的计算公式写成：符号“·”表示向量的内积运算；(4)对公式(2)移项可得：对公式(5)两边同时作自身与自身的内积，得：由内积运算规律，可得：因此，有：由公式(4)及公式(8)可得：所以，谐波电压责任μh的计算式为：其中，ZhX为电力用户D的h次等效谐波阻抗；(5)计算用户D的h次等效谐波阻抗ZhX以及母线X处的h次背景谐波电压即可根据公式(10)计算电力用户D对母线X的h次谐波电压责任μh。优选地，所述步骤(5)中母线X处的h次背景谐波电压的计算转换为对电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX的计算，具体根据公式(1)可得：优选地，所述电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX的计算方法如下：(1)由于数据采集时测量误差的存在，母线X处的h次谐波电压与电力用户D的h次谐波电流存在下式所示的线性关系：式中：ε是复数误差项；(2)找出一组和的采样值，确定使得复数误差项ε的平方和取值最小的谐波阻抗ZhX和背景谐波电压假设有n次数据采样，分别记和的第i次采样值为和根据公式(11)得：表示成矩阵形式，有：y＝Ax+ε；(13)其中：公式(14)-(16)式的符号表示“记为”；(3)求复向量x，要求复数误差平方和最小，即：若将复向量x的元素xk(k＝1，2)表示为实部和虚部之和形式，即则q实际上是的函数；q可写为：由极值定理可知，当满足公式(18)时，求得的解为复向量x的复最小二乘解：由q表达式可知：其中，符号“-”表示复向量的共轭；由式(18)、(19)可得：对式(20)进行推导运算得：同理可得：公式(22)中k＝1,2；将式21)与式(23)两边对应相加，化简得：因此：所以，有：(4)将式(26)写成矩阵形式，即：所以，的复最小二乘解为：通过计算得到复向量x，即求出了电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX。优选地，所述步骤(3)中评估母线X的电压质量等级包括以下步骤：(1)选取评估指标：选取评估指标，并对各个评估指标进行等级划分；(2)确定样本集：在每个等级范围里随机生成数据并作为投影指标，形成样本集，记为x*(i,j)，i＝1,2,…n，j＝1,2,…m，其中n为样本的个数；m为指标个数，同时得到各样本对应的评估等级y(i)，i＝1,2,...n；如果公共连接点电压质量水平越差，那么对应的评估等级就会越高；由于各个等级的指标变化范围不一致，需要进行归一化，采用下式(29)对x*(i,j)进行归一化处理为x(i,j)，即：x(i,j)＝x*(i,j)/xmax(j)，i＝1,2,...n，j＝1,2,...m；(29)其中xmax(j)是第j个指标的最大值；(3)投影目标函数的建立：投影寻踪是将n维数据x(i,j)以a＝(a(1),a(2),...a(m))作为投影方向投影到一维向量，得到投影值z(i)：投影目标的函数为：f(a)＝Sz|Rzy|；(31)其中，Sz为z(i)的标准差，Rzy为z(i)和y(i)的相关系数；(4)投影目标函数的遗传算法优化：投影目标函数f(a)是随着投影方向a的改变而改变，通过求解投影目标函数最大值来估计最佳投影方向a*，即：maxf(a)＝Sz|Rzy|；(32)采用遗传算法求解投影目标函数最大值，进而得到最佳投影方向a*；(5)谐波指标权重及其等级的确定：将得到的最佳投影方向a*按式(34)做归一化得到权重向量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立电力用户的谐波责任模型；所述模型包括母线X、若干电力用户；所述若干电力用户与母线X的一侧连接；所述母线的另一侧与电力系统供电端连接；(2)计算各个电力用户的对母线X的h次谐波污染责任；(3)评估母线X的电压质量等级，所述母线X的电压质量等级划分成9个等级，如下表1所示：表1各项评估指标等级表

【技术特征摘要】
1.一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立电力用户的谐波责任模型；所述模型包括母线X、若干电力用户；所述若干电力用户与母线X的一侧连接；所述母线的另一侧与电力系统供电端连接；(2)计算各个电力用户的对母线X的h次谐波污染责任；(3)评估母线X的电压质量等级，所述母线X的电压质量等级划分成9个等级，如下表1所示：表1各项评估指标等级表等级1级2级3级4级5级6级7级8级9级结果特质优质良好中等合格轻度污染中度污染重度污染极度污染其中，设定将国标限值作为第5等级，表示电压质量谐波污染水平为合格，1-4等级表示电压质量谐波污染水平优于国标，6-9等级表示电压质量谐波污染水平超出国标范围，是不合格的，电能质量情况从1～9级逐级下降。(4)根据母线X的电压质量等级和电力用户对母线X的谐波污染责任，对各电力用户进行谐波污染责任的收费；当母线X的电压质量等级在合格及以上时，不用对电力用户进行处罚；当母线X的电压质量等级为不合格时，根据各电力用户对母线X的谐波污染责任进行相应的收费。2.根据权利要求1所述的一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算各个电力用户的对母线X的h次谐波污染责任的具体步骤包括：(1)设用户D是若干电力用户中的一个，且用户D是一个主要的非线性谐波源，电力用户D的h次谐波电流记为母线X处监测到的h次谐波电压记为则谐波源注入谐波电流与母线X处的谐波电压有如下关系：其中，ZhX为电力用户D的h次等效谐波阻抗，为母线X处的h次背景谐波电压；背景谐波电压是系统侧以及除电力用户D之外的其余电力用户在母线X处贡献的谐波电压；(2)令是用户D在母线X处产生的h次谐波电压，则与三个相量满足相量相加关系，即：定义电力用户D对母线X的h次谐波电压责任为μh，则：其中，α表示向量与之间的夹角；(3)将h次谐波电压责任μh的计算公式写成：符号“·”表示向量的内积运算；(4)对公式(2)移项可得：对公式(5)两边同时作自身与自身的内积，得：由内积运算规律，可得：因此，有：由公式(4)及公式(8)可得：所以，谐波电压责任μh的计算式为：其中，ZhX为电力用户D的h次等效谐波阻抗；(5)计算用户D的h次等效谐波阻抗ZhX以及母线X处的h次背景谐波电压即可根据公式(10)计算电力用户D对母线X的h次谐波电压责任μh。3.根据权利要求2所述的一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：所述步骤(5)中母线X处的h次背景谐波电压的计算转换为对电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX的计算，具体根据公式(1)可得：4.根据权利要求2所述的一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：所述电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX的计算方法如下：(1)由于数据采集时测量误差的存在，母线X处的h次谐波电压与电力用户D的h次谐波电流存在下式所示的线性关系：式中：ε是复数误差项；(2)找出一组和的采样值，确定使得复数误差项ε的平方和取值最小的谐波阻抗ZhX和背景谐波电压假设有n次数据采样，分别记和的第i次采样值为和根据公式(11)得：表示成矩阵形式，有：y＝Ax+ε；(13)其中：公式(14)-(16)式的符号表示“记为”；(3)求复向量x，要求复数误差平方和最小，即：若将复向量x的元素xk(k＝1，2)表示为实部和虚部之和形式，即则q实际上是的函数；q可写为：由极值定理可知，当满足公式(18)时，求得的解为复向量x的复最小二乘解：由q表达式可知：其中，符号“”表示复向量的共轭；由式(18)、(19)可得：对式(20)进行推导运算得：同理可得：公式(22)中k＝1,2；将式21)与式(23)两边对应相加，化简得：因此：所以，有：(4)将式(26)写成矩阵形式，即：所以，的复最小二乘解为：通过计算得到复向量x，即求出了电力用户D的h次等效谐波阻抗ZhX。5.根据权利要求1所述的一种确定电力用户谐波污染的经济责任的方法，其特征在于：所述步骤(3)中评估母线X的电压质量等级包括以下步骤：(1)选取评估指标：选取评估指标，并对各个评估指标进行等级划分；(2)确定样本集：在每个等级范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，金庆忍，陈卫东，姚知洋，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45