一种配电网电能质量的综合评估方法技术

本发明专利技术提出一种配电网电能质量的综合评估方法，首先，综合考虑电压合格率、三相不平衡、谐波、频率、功率因数等各影响因素，构建电能质量多指标评估矩阵；其后，获取配变信息并进行解析，得到评估矩阵所需的各影响因素数据数值，进行归一化处理，以便后续对电能质量进行统一的评估；然后，基于专家经验以及最小二乘法优化，确定每个影响因素的权重系数；最后，将归一化处理后的各因素数据数值乘以对应的权重系数的乘积之和，即为电能质量的评估结果。本发明专利技术综合考虑配电网电压合格率、三相不平衡度、电压及电流谐波、频率偏差、功率因数等因素构建了一种多维评估矩阵，对各个电能质量进行综合评估，实现将若干个不同的电能质量指标进行综合分析，能够全面、真实、自然地反映电能质量的性质，满足了电力用户的需要。满足了电力用户的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电能质量的综合评估方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网电能质量的综合评估方法，属于电能质量综合评估


技术介绍

[0002]在日渐激烈的市场竞争中，电能质量受到了供电部门和电力用户越来越多的关注.随着我国国民经济的蓬勃发展，电力网负荷急剧增长，特别是非线性、冲击性负荷容量不断增长，导致了非线性设备(如各种电力整流设备、电弧炉、大容量调速电机、电力牵引机车等)在电力系统中的广泛使用，对供电系统电能质量造成了严重的污染.因此，合理解决电能质量问题已成为电力工作者面临的重要任务。
[0003]世界各国对电能质量(如电压、负荷、频率、可靠性等)都制定了一系列标准，但这些标准只能用来确定供电合格与不合格，却不能确定质量的好坏.由于电能质量是由多指标体现的，所以两极化的质量标准不能全面、真实、自然地反映电能质量的性质。
[0004]目前国内外的研究，主要是根据各个单项指标对电能质量进行评估的，对单项指标进行评估，可以具体问题具体对待，根据不同问题确定不同的评估方法，有利于解决某一电能质量问题.但是单项指标的评估忽略了不同电能质量问题间的相互联系，以及用户对不同电能质量问题的敏感度。
[0005]随着电力系统的发展，整个电网各个节点的电能质量各不相同。电能质量是由多项质量内容组成的，需要对各个电能质量进行综合评估，以了解整个电网的电能质量状况.随着电力的市场化和电能质量的透明化，应将若干个不同的电能质量指标进行综合分析，以满足电力用户的需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对配电网现状，提供一种配电网电能质量的综合评估方法，对各个电能质量进行综合评估，实现将若干个不同的电能质量指标进行综合分析，以满足电力用户的需要。
[0007]本专利技术所采取的技术方案如下：
[0008]一种配电网电能质量的综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]S1、构建多指标评估矩阵：综合考虑电压合格率、三相不平衡、谐波、频率、功率因数等各影响因素，构建电能质量多指标评估矩阵；
[0010]S2、归一化处理：获取配变信息并进行解析，得到步骤S1构建的多指标评估矩阵所需的各影响因素数据数值，进行归一化处理，以便后续对电能质量进行统一的评估；
[0011]S3、权重的确定：基于专家经验以及最小二乘法优化，确定每个影响因素的权重系数。
[0012]S4、对电能质量进行综合评估：将归一化处理后的各因素数据数值乘以对应的权重系数的乘积之和，即为电能质量的评估结果。
[0013]进一步的，步骤S1所构建的电能质量多指标评估矩阵为多维评估矩阵，其公式如下所示：
[0014]R＝{U,B,UH,IH,F,C,O}，
[0015]式中：R指总的影响结果；U指电压合格率的影响结果；B指三相不平衡度的影响结果；UH指电压谐波的影响结果；IH指电流谐波的影响结果；F指频率影响的结果；C指功率因数影响的结果；O指其他因素影响的结果。
[0016]电能质量是一个多维度的综合指标，单纯通过某项指标无法反映电能质量的整体状况。电能质量一般由电压合格率、三相不平衡度、电压及电流谐波、频率偏差、功率因数等因素共同决定；
[0017]电压合格率指在电网运行中一个月内，监测点电压在合格范围内的时间总和与月电压监测总时间的百分比。在配电网中，单相供电220V居民客户受电端：－10％～+7％，即用电时最高电压不高于236V，最低电压不低于198V；三相供电10KV(6KV)专线客户或380V客户端：－7％～+7％，即用电时最高电压不高于10.7KV(6.42KV)或407V，最低电压不低于9.3KV(5.58KV)或353V。本专利技术考虑电压合格率对电能质量的影响结果，将其量化后作为评估矩阵的第一维元素U。
[0018]三相不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围，三相不平衡给电网会带来极其严重的危害，严重损害了电网的运行安全以及经济效益，是电能质量评估的重要指标之一。本专利技术考虑三相不平衡对电能质量的影响结果，将其量化后作为评估矩阵的第二维元素B。
[0019]三相不平衡的程度可由三相不平衡度来衡量，如下所示：
[0020][0021]式中：B指三相不平衡度；I
max
指A、B、C三相电流中的最大值；I
min
指A、B、C三相电流中的最大值。
[0022]谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。傅里叶展开式如下式所示：
[0023][0024]式中：
[0025]高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”。本专利技术考虑电压谐波和电流谐波对电能质量的影响结果，将其量化后作为评估矩阵的第三维元素UH和第四维元素IH。
[0026]在我国，电力系统的频率为50Hz，正常频率偏差允许值为
±
0.2HZ，当系统容量较小时，频率偏差值可以放宽到
±
0.5HZ。频率的波动，是衡量电能质量好坏的重要指标之一。
小幅度的频率波动，可能影响用电电器的正常使用，大幅度的频率波动，会危害发电机的正常运行，对电网造成极大危害。本专利技术考虑频率对电能质量的影响结果，将其量化后作为评估矩阵的第五维元素F。
[0027]在电力系统的运行过程中，通常用功率因数来衡量，电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用程度。功率因数的高低是关系到电能质量和电网安全、经济运行的一个重要问题，通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。本专利技术考虑功率因数对电能质量的影响结果，将其量化后作为评估矩阵的第六维元素C。
[0028]同时，本专利技术考虑其他因素对电能质量的影响结果，并将其作为评估矩阵的第七维元素O。
[0029]进一步的，步骤S2所述的归一化处理方法，具体为：将各影响因素量化后的结果进行归一化处理，得到一个处于0
‑
1之间的值，以便后续对整体电能质量进行评估，
[0030]对于电压合格率，是指一度时间内电压合格的时间占总时间的百分比，其取值范围应在0≤U≤1之间，满足归一化的要求，故不需处理；
[0031]对于三相不平衡的影响，将其量化为三相不平衡度进行表示，由三相不平衡度的计算公式可知，三相不平衡度的取值范围在0≤B≤1之间，满足归一化的要求，因此不需处理。
[0032]对于电压谐波和电流谐波，由于谐波含量有多个值，因此在对谐波量化的时候，采取总谐波失真THD对其进行量化表示，计算公式如下：
[0033][0034]式中：G1代表基波的有效值；G
n
代表n次谐波的有效值，其中，n＝2,3,...；
[0035]考虑配电变压器多为三相变压器，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网电能质量的综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建多指标评估矩阵：综合考虑电压合格率、三相不平衡、谐波、频率、功率因数等各影响因素，构建电能质量多指标评估矩阵；S2、归一化处理：获取配变信息并进行解析，得到步骤S1构建的多指标评估矩阵所需的各影响因素数据数值，进行归一化处理，以便后续对电能质量进行统一的评估；S3、权重的确定：基于专家经验以及最小二乘法优化，确定每个影响因素的权重系数。S4、对电能质量进行综合评估：将归一化处理后的各因素数据数值乘以对应的权重系数的乘积之和，即为电能质量的评估结果。2.根据权利要求1所述的一种配电网电能质量的综合评估方法，其特征在于，步骤S1所构建的电能质量多指标评估矩阵为多维评估矩阵，其公式如下所示：R＝{U,B,UH,IH,F,C,O}，式中：R指总的影响结果；U指电压合格率的影响结果；B指三相不平衡度的影响结果；UH指电压谐波的影响结果；IH指电流谐波的影响结果；F指频率影响的结果；C指功率因数影响的结果；O指其他因素影响的结果。3.根据权利要求1所述的一种配电网电能质量的综合评估方法，其特征在于，步骤S2所述的归一化处理方法，具体为：对于电压合格率、三相不平衡及功率因素，无需处理；对于电压谐波和电流谐波，采用反正切函数对其进行归一化，反正切函数如下所示：y＝arctan x，反正切函数的自变量x取值范围是(
‑
∞,+∞)，因此无需关心函数的定义域问题...

【专利技术属性】
技术研发人员：施爱军，白少锋，黄玮，燕鑫炜，栾忠飞，刘振扬，陈海涛，韩艺，周凯，魏娅伊，毛艺娜，陈娅，夏勇，徐兴春，蒋科，徐磊，江小杰，薛丽，廖小云，欧阳利剑，杨君中，张静，黄有德，周彤，王志华，孙丽丽，于进，凌薇，孙爱兵，王万勇，曾阳，倪兵，尹星，刘狄，刘黎，鞠玲，徐俊，汤海涛，王浩，刘翔，柏兆勇，王涓，刘欣，闵兰庚，王廷良，张辉，朱晨，常军，许耀，吴超，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：