電能質(zhì)量評估與供電可靠性

三.電能質(zhì)量評估與供電可靠性

1.評估的意義、目的和作用2.電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)與評估工作3.電能質(zhì)量與供電可靠性的關(guān)系4.綜合評估體系模型對電力系統(tǒng)運(yùn)行三點(diǎn)基本要求的考核指標(biāo)保證可靠地連續(xù)供電---供電可靠性指標(biāo)：1)定性分類：按對可靠性的要求將負(fù)荷分為三級；2)定量考核：開展可靠性概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算考核。

保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行---發(fā)輸兩個(gè)重要環(huán)節(jié)的考核指標(biāo)：1)煤耗率(g/kW·h)2)線損率（網(wǎng)損率）

(電力網(wǎng)絡(luò)電能損耗／電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能量)×１００％保證良好的電能質(zhì)量---國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定1)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)(有功和無功電源的設(shè)置，電壓等級選擇)和運(yùn)行方式(結(jié)線方式和接地方式等)調(diào)配中的綜合保證2)電能質(zhì)量的六項(xiàng)指標(biāo)（評估考核辦法很不健全）可靠經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)

近十年來，國內(nèi)外由于電能質(zhì)量引發(fā)的事故和問題呈上升趨勢，因電能質(zhì)量問題危害電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和造成的經(jīng)濟(jì)損失也在不斷增加，對電能質(zhì)量的管理和對電力污染的治理工作勢在必行。隨著市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步深化，在電力市場運(yùn)行機(jī)制下，用戶可以作為獨(dú)立的實(shí)體選擇不同的電能供應(yīng)商，并參與價(jià)格控制。各供電部門為了保持市場占有率，爭取更多的用戶資源，就必須向用戶提供所需的高品質(zhì)電能，提高對用戶的服務(wù)水平。如何對電能質(zhì)量作出科學(xué)的評價(jià)，提供可操作的和有實(shí)際作用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估結(jié)果，這一艱難的課題已經(jīng)擺在我們面前。電能質(zhì)量評估的意義電能質(zhì)量評估的目的和作用（1）是評價(jià)某個(gè)電網(wǎng)或某個(gè)供電點(diǎn)電能質(zhì)量優(yōu)劣的主要方法。（2）是有效進(jìn)行電能質(zhì)量治理的先決條件。（3）是供用雙方制定供電合同及明確電能質(zhì)量責(zé)任的重要依據(jù)。（4）是為電能商品按質(zhì)定價(jià)提供重要的基本數(shù)據(jù)。（5）是推進(jìn)和實(shí)施對干擾發(fā)射與敏感用戶抗擾能力調(diào)查的驅(qū)動力。1.《供電電壓允許偏差》(GB12325-90)2.《電壓波動和閃變》(GB12326-2000)3.《公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14549-93)4.《三相電壓允許不平衡度》(

GB/T15543-1995)5.《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》(GB/T15945-1995)6.《暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓》(GB/T18481-2001)

存在的問題：1）質(zhì)量體系不健全，可操作性差，測量方法及其檢測條件沒有標(biāo)準(zhǔn)化，工程應(yīng)用還有距離等。2）國內(nèi)所進(jìn)行的電能質(zhì)量評估項(xiàng)目還很少，相對于經(jīng)濟(jì)和社會的迅速發(fā)展非常滯后。因此，電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與評估的研究和實(shí)踐、理論與實(shí)際相結(jié)合的研究工作需要有組織的大力開展起來。電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)與評估工作電能質(zhì)量評估的指標(biāo)體系

國家標(biāo)準(zhǔn)中所確立的各項(xiàng)電能質(zhì)量的指標(biāo)反映的是電能質(zhì)量問題嚴(yán)重程度，從某種意義上說只能作為電能質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)或計(jì)劃指標(biāo)，而非評估指標(biāo)?？茖W(xué)的評估指標(biāo)體系至少應(yīng)滿足以下要求：能反映干擾源的位置；電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)能考慮電能質(zhì)量因素；指標(biāo)應(yīng)能隨著電能質(zhì)量惡化的加劇而單調(diào)變化；能作為明確各方責(zé)任的科學(xué)依據(jù)；指標(biāo)應(yīng)實(shí)用且準(zhǔn)確?，F(xiàn)有的技術(shù)指標(biāo)體系不能滿足上述要求。因此在現(xiàn)階段一方面要加強(qiáng)電能質(zhì)量對敏感負(fù)荷和電氣設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響的研究，建立一套科學(xué)、完整的指標(biāo)體系；一方面在當(dāng)前的評估實(shí)踐中也可暫用國標(biāo)中的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)際中一些比較常用的指標(biāo)作為質(zhì)量評估的指標(biāo)。我國現(xiàn)有的各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)內(nèi)容：1.供電電壓偏差－－電壓偏差

2.電壓波動和閃變－－電壓變動值、電壓變動頻度、

短時(shí)間閃變值、長時(shí)間閃變值

3.電網(wǎng)諧波－－電壓諧波含有率、電流諧波含有率、

電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率

4.三相不平衡度－－電壓不平衡度、電流不平衡度

5.頻率偏差－－頻率偏差電能質(zhì)量與供電可靠性的關(guān)系供電系統(tǒng)電能質(zhì)量（供電質(zhì)量）的三要素：電壓、頻率、連續(xù)供電。合格電能質(zhì)量是以上三要素的交集。即除了同時(shí)滿足對電壓質(zhì)量（包括電壓波形質(zhì)量）和頻率質(zhì)量的要求外，還有很重要的一項(xiàng)，是利用可靠性指標(biāo)來衡量連續(xù)供電的能力。三者存在著緊密的依存和制約關(guān)系，缺一不可。關(guān)于供電質(zhì)量的一種定義以往對電能質(zhì)量和供電可靠性關(guān)系的認(rèn)識

可以講，過去人們習(xí)慣性地把電能質(zhì)量與供電可靠性等同看待。常常用供電質(zhì)量一言而蓋之。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)負(fù)荷幾乎都是線性的和慣性時(shí)間長，如典型設(shè)備有照明、加熱和電機(jī)等；非線性電力電子裝備數(shù)量幾乎可以忽略不計(jì)。所以，它們對短時(shí)電壓變動是沒有反映的。況且負(fù)荷之間多少是相互隔離的，自動過程幾乎不存在。傳統(tǒng)負(fù)荷只在供電電壓中斷時(shí)才不能正常工作.在滿足穩(wěn)態(tài)電壓和頻率偏差的條件下，供電水平如何，通常利用供電可靠率來表征即可滿足要求．

供電中斷與供電可靠性供電中斷通常指長時(shí)間電力中斷（或持續(xù)中斷），它由兩部分組成：1）預(yù)安排供電中斷（含限電）；2）故障供電中斷（其偶然突發(fā)性，影響和危害嚴(yán)重）。供電可靠性是指，供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力．供電可靠性用一系列具體指標(biāo)來衡量。一般分為主要指標(biāo)（如供電可靠率RS-1等）和參考指標(biāo)兩大類。供電中斷與供電可靠性傳統(tǒng)意義上的供電可靠性僅限于計(jì)及長時(shí)間電壓中斷（一般只考慮持續(xù)時(shí)間為5min，個(gè)別國家規(guī)定為１min).供電中斷與供電可靠性見P80表３－７和３－８，一般城市或地區(qū)：99.96%---3.5h;重要城市，中心地區(qū)：99.99%---53min2002年北京供電可靠性指標(biāo)完成情況供電可靠率：99.97%---49min.供電可靠性指標(biāo)之一：

供電可用率(可靠率）-------RS-1“9s”可靠性指標(biāo)適應(yīng)場合累計(jì)年停電時(shí)間3個(gè)999.9%生活居住9h4個(gè)999.99%工廠59min5個(gè)999.999%醫(yī)院、機(jī)場5min6個(gè)999.9999%銀行32s9個(gè)999.9999999%聯(lián)網(wǎng)市場30ms99.91%8h國家電網(wǎng)公司十五規(guī)劃及2001年工作重點(diǎn)指出（見):供電質(zhì)量電網(wǎng)頻率合格率不低于99.9%供電電壓合格率97.8%城市供電可靠率99.892%城市居民客戶端電壓合格率不低于95.5%農(nóng)村供電可靠率99%農(nóng)村居民客戶端電壓合格率不低于90%統(tǒng)計(jì)評價(jià)遵循《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)評價(jià)規(guī)程》中RS1指標(biāo)，承諾2001年優(yōu)質(zhì)服務(wù)年供電可靠率目標(biāo)為99.89%現(xiàn)代電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)可靠性指標(biāo)存在的不足以往在供電中斷的程度（時(shí)間長短）與起因等方面與用戶實(shí)際受電情況分開考慮．專家們認(rèn)為，電力供應(yīng)可靠與否應(yīng)當(dāng)以電力系統(tǒng)和電力用戶的生產(chǎn)過程保持連續(xù)正常工作而不會因受到干擾而終止為準(zhǔn)則．因此，供電可靠性包含著許多相關(guān)內(nèi)容，需要提供包含電能質(zhì)量這一重要組成部分在內(nèi)的廣泛意義上的可靠性評價(jià)報(bào)告．電能質(zhì)量與供電可靠性之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。電能質(zhì)量與可靠性的關(guān)系設(shè)備敏感度不同。本微不足道的電壓擾動或特性變化可能影響到控制系統(tǒng)，導(dǎo)致掉閘或誤動作。這些敏感設(shè)備相互連接在一起，連接在一個(gè)大的電網(wǎng)絡(luò)中，或一系列自動化過程中，這就意味著，整個(gè)系統(tǒng)與最敏感設(shè)備有相同的敏感度了。由此將負(fù)荷分為三類：普通負(fù)荷；敏感負(fù)荷；重要（要求嚴(yán)格的）負(fù)荷。市場競爭環(huán)境。突出了優(yōu)質(zhì)電能的問題。電力成為產(chǎn)品和商品后，用戶逐漸成為上帝。用戶通過買賣電力得到的電力，其中任何干擾都不能不計(jì)算在內(nèi)了。認(rèn)識的提高。供用雙方的相互影響越來越緊密。對于電力系統(tǒng)中時(shí)常出現(xiàn)的各種電力干擾現(xiàn)象通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，正在不斷深入認(rèn)識。電力供應(yīng)可靠與否，已經(jīng)含蓋了許多內(nèi)容（例如，不易覺察的電壓暫降現(xiàn)象等）。

Ⅱ考慮電壓暫降的配電系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)2.對配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)補(bǔ)充和修正的必要性

合格質(zhì)量電壓暫降短時(shí)間中斷因此，需要補(bǔ)充和修正傳統(tǒng)可靠性的定義和指標(biāo)體系“連續(xù)供電”等于用戶“連續(xù)用電”？ReliabilityisintegraltoAvailability,Maintainability,Quality,andSystemSafety.(可靠性包括可用性，可維護(hù)性、質(zhì)量和系統(tǒng)安全）IEEETrans.Reliability配電系統(tǒng)可靠性是指供電點(diǎn)到用戶的整個(gè)配電系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和期望數(shù)量滿足用戶電力及電能量需求能力的度量?？煽啃缘扔谶B續(xù)性?關(guān)于電壓凹陷與短時(shí)間間斷指標(biāo)

電壓凹陷與短時(shí)間間斷尚未有統(tǒng)一的評估指標(biāo)，可將電壓凹陷與短時(shí)間間斷的一些重要特征量，如凹陷幅值、凹陷與短時(shí)間間斷的持續(xù)時(shí)間和發(fā)生頻次作為評估指標(biāo)。有文獻(xiàn)將供電可靠性的評估指標(biāo)原理引入對電壓凹陷與短時(shí)間間斷的評估中，給出了類似于SARFI（系統(tǒng)平均斷電頻率）指標(biāo)，即系統(tǒng)平均有效值變動頻率指標(biāo)（SARFIx）。SARFIx是指在監(jiān)測期內(nèi)對評估對象內(nèi)的每個(gè)用戶，經(jīng)歷短時(shí)間有效值變化次數(shù)的平均數(shù)。其計(jì)算式如下：式中，x為規(guī)定電壓閾值，可能的取值為：140，120，110，90，80，70，50和10（％）；為由于第i次測量事件中承受電壓偏差大于等于x（電壓驟升）或小于x（電壓凹陷）的用戶數(shù)；為被評價(jià)對象區(qū)域內(nèi)供應(yīng)電力的總用戶數(shù)。

電能質(zhì)量的評估以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)評估多是以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對其計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析而得出評估結(jié)論的。電能質(zhì)量監(jiān)測是評估數(shù)據(jù)的直接來源，是質(zhì)量評估中的重要前提。電能質(zhì)量監(jiān)測儀一般要求采樣速率足夠高，能夠記錄穩(wěn)態(tài)及瞬變的電壓電流波形，測量精度要高，并能對所測得的數(shù)據(jù)作必要的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。對各單項(xiàng)電能質(zhì)量的測量條件和數(shù)據(jù)處理方法，也要符合國標(biāo)的規(guī)定。現(xiàn)今開發(fā)出的基于DSP處理器的監(jiān)測儀能對大多數(shù)電能質(zhì)量問題作綜合監(jiān)測，并且以其高采樣速率、測量精度和快速的數(shù)據(jù)處理能力滿足或部分滿足以上的要求。

構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是今后電能質(zhì)量監(jiān)測的發(fā)展趨勢，也是建立質(zhì)量評估體系的硬件基礎(chǔ)。分布在各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測儀通過監(jiān)測網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳到分析中心數(shù)據(jù)服務(wù)器。在中心主機(jī)上的評估分析軟件可對傳來的數(shù)據(jù)作各種分析，直接得出評估的結(jié)果，提高了評估效率。工程界也有人提出了電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測的SCADA系統(tǒng)概念，即在統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)約的條件下，利用現(xiàn)有的電力SCADA系統(tǒng)承擔(dān)電能質(zhì)量監(jiān)測和評估的任務(wù)。一個(gè)典型的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖：

電能質(zhì)量評估是針對確定的評估指標(biāo)，根據(jù)監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)及當(dāng)?shù)刎?fù)荷類型特點(diǎn)作指標(biāo)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，或根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷模型作仿真計(jì)算，最后得出指標(biāo)值和評估結(jié)論。由于不同負(fù)荷受不同質(zhì)量問題的影響不同，在作評估時(shí)要與當(dāng)?shù)刎?fù)荷的敏感度相結(jié)合，才能得到比較準(zhǔn)確的評估指標(biāo)結(jié)果。但由于評估指標(biāo)體系尚不夠完善，結(jié)合負(fù)荷敏感度的評估操作起來有很大困難。因此在目前的評估實(shí)踐中可僅根據(jù)前述各項(xiàng)指標(biāo)作評估分析，暫不考慮負(fù)荷抗擾特性及其所受的影響。電能質(zhì)量評估方法

按照上述的評估范疇可將其分為三類：（1）對于電壓偏差和頻率偏差這兩種質(zhì)量問題，我們往往關(guān)注偏差值的大小和偏差持續(xù)時(shí)間。對電壓和頻率在評估期間內(nèi)作連續(xù)監(jiān)測，并對監(jiān)測的數(shù)據(jù)簡單計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，求出相應(yīng)指標(biāo)即可。（2）電壓波動和閃變、電壓諧波、三相電壓不平衡問題都是由于特殊負(fù)荷工作時(shí)電流的不規(guī)則吸取或注入（諧波）而引起的電壓變化。對這三種質(zhì)量問題評估的方法，主要有預(yù)測法和實(shí)測法。預(yù)測法指在電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)階段或干擾負(fù)荷接入電網(wǎng)之前通過計(jì)算、仿真的方法對可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行評價(jià)。實(shí)測法指對現(xiàn)有的電網(wǎng)監(jiān)測并對測得的數(shù)據(jù)作指標(biāo)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，評價(jià)三種質(zhì)量問題在時(shí)間空間上的分布特點(diǎn)和嚴(yán)重程度。（3）對于電壓凹陷與短時(shí)間間斷的評估方法，現(xiàn)在的研究中多借以經(jīng)典的可靠性評估方法對它作評估。但與可靠性問題不同的是，電壓長時(shí)間間斷會給所有負(fù)荷造成影響，而電壓凹陷與短時(shí)間間斷只會給敏感負(fù)荷產(chǎn)生影響。因此，在評估這類問題時(shí)要與用戶的敏感度相結(jié)合。確定某點(diǎn)電壓凹陷和短時(shí)間間斷發(fā)生時(shí)它們的幾個(gè)特征量，是通過選擇電力系統(tǒng)的部分站點(diǎn)進(jìn)行長期電能質(zhì)量實(shí)地監(jiān)測或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)預(yù)估的方法。相比而言，前者更加準(zhǔn)確，但受到所需費(fèi)用高和監(jiān)測周期長的限制。而隨機(jī)預(yù)估會很好地解決這兩個(gè)問題。最后將實(shí)測或隨機(jī)預(yù)估而得到的電壓凹陷和短時(shí)間間斷發(fā)生次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與各類敏感性負(fù)荷的敏感度曲線（如美國信息工業(yè)協(xié)會制定的ITIC曲線）相結(jié)合。統(tǒng)計(jì)出評估對象范圍內(nèi)受影響的總戶次數(shù)，可以求出SARFIX等指標(biāo)來。

一個(gè)電網(wǎng)中各項(xiàng)電能質(zhì)量問題往往同時(shí)存在，并不單一。不同電能質(zhì)量問題對不同設(shè)備均有不同的影響，特別是當(dāng)多個(gè)電能質(zhì)量問題共同存在時(shí)，不同的組合對設(shè)備的影響是十分復(fù)雜的問題，這使得電能質(zhì)量的綜合評估難以總結(jié)出一種準(zhǔn)確、有效的方法。然而當(dāng)對供電部門電能質(zhì)量考核、評價(jià)用戶對供電質(zhì)量滿意度和給電能合理