電能質量評估與供電可靠性

三.電能質量評估與供電可靠性

1.評估的意義、目的和作用2.電能質量國家標準與評估工作3.電能質量與供電可靠性的關系4.綜合評估體系模型對電力系統(tǒng)運行三點基本要求的考核指標保證可靠地連續(xù)供電---供電可靠性指標：1)定性分類：按對可靠性的要求將負荷分為三級；2)定量考核：開展可靠性概率統(tǒng)計計算考核。

保證系統(tǒng)的經(jīng)濟運行---發(fā)輸兩個重要環(huán)節(jié)的考核指標：1)煤耗率(g/kW·h)2)線損率（網(wǎng)損率）

(電力網(wǎng)絡電能損耗／電力網(wǎng)絡供應電能量)×１００％保證良好的電能質量---國家電能質量標準和行業(yè)規(guī)定1)電網(wǎng)規(guī)劃設計(有功和無功電源的設置，電壓等級選擇)和運行方式(結線方式和接地方式等)調配中的綜合保證2)電能質量的六項指標（評估考核辦法很不健全）可靠經(jīng)濟優(yōu)質

近十年來，國內外由于電能質量引發(fā)的事故和問題呈上升趨勢，因電能質量問題危害電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和造成的經(jīng)濟損失也在不斷增加，對電能質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)濟的進一步深化，在電力市場運行機制下，用戶可以作為獨立的實體選擇不同的電能供應商，并參與價格控制。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電能，提高對用戶的服務水平。如何對電能質量作出科學的評價，提供可操作的和有實際作用的技術經(jīng)濟評估結果，這一艱難的課題已經(jīng)擺在我們面前。電能質量評估的意義電能質量評估的目的和作用（1）是評價某個電網(wǎng)或某個供電點電能質量優(yōu)劣的主要方法。（2）是有效進行電能質量治理的先決條件。（3）是供用雙方制定供電合同及明確電能質量責任的重要依據(jù)。（4）是為電能商品按質定價提供重要的基本數(shù)據(jù)。（5）是推進和實施對干擾發(fā)射與敏感用戶抗擾能力調查的驅動力。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.《暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》(GB/T18481-2001)

存在的問題：1）質量體系不健全，可操作性差，測量方法及其檢測條件沒有標準化，工程應用還有距離等。2）國內所進行的電能質量評估項目還很少，相對于經(jīng)濟和社會的迅速發(fā)展非常滯后。因此，電能質量標準與評估的研究和實踐、理論與實際相結合的研究工作需要有組織的大力開展起來。電能質量國家標準與評估工作電能質量評估的指標體系

國家標準中所確立的各項電能質量的指標反映的是電能質量問題嚴重程度，從某種意義上說只能作為電能質量的技術指標或計劃指標，而非評估指標?？茖W的評估指標體系至少應滿足以下要求：能反映干擾源的位置；電能計費系統(tǒng)應能考慮電能質量因素；指標應能隨著電能質量惡化的加劇而單調變化；能作為明確各方責任的科學依據(jù)；指標應實用且準確?，F(xiàn)有的技術指標體系不能滿足上述要求。因此在現(xiàn)階段一方面要加強電能質量對敏感負荷和電氣設備技術經(jīng)濟性影響的研究，建立一套科學、完整的指標體系；一方面在當前的評估實踐中也可暫用國標中的技術指標和實際中一些比較常用的指標作為質量評估的指標。我國現(xiàn)有的各項電能質量指標內容：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、

短時間閃變值、長時間閃變值

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

可以講，過去人們習慣性地把電能質量與供電可靠性等同看待。常常用供電質量一言而蓋之。這是因為傳統(tǒng)負荷幾乎都是線性的和慣性時間長，如典型設備有照明、加熱和電機等；非線性電力電子裝備數(shù)量幾乎可以忽略不計。所以，它們對短時電壓變動是沒有反映的。況且負荷之間多少是相互隔離的，自動過程幾乎不存在。傳統(tǒng)負荷只在供電電壓中斷時才不能正常工作.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間電力中斷（或持續(xù)中斷），它由兩部分組成：1）預安排供電中斷（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來衡量。一般分為主要指標（如供電可靠率RS-1等）和參考指標兩大類。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及長時間電壓中斷（一般只考慮持續(xù)時間為5min，個別國家規(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完成情況供電可靠率：99.97%---49min.供電可靠性指標之一：

供電可用率(可靠率）-------RS-1“9s”可靠性指標適應場合累計年停電時間3個999.9%生活居住9h4個999.99%工廠59min5個999.999%醫(yī)院、機場5min6個999.9999%銀行32s9個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年工作重點指出（見):供電質量電網(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)計評價遵循《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性統(tǒng)計評價規(guī)程》中RS1指標，承諾2001年優(yōu)質服務年供電可靠率目標為99.89%現(xiàn)代電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)可靠性指標存在的不足以往在供電中斷的程度（時間長短）與起因等方面與用戶實際受電情況分開考慮．專家們認為，電力供應可靠與否應當以電力系統(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則．因此，供電可靠性包含著許多相關內容，需要提供包含電能質量這一重要組成部分在內的廣泛意義上的可靠性評價報告．電能質量與供電可靠性之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。電能質量與可靠性的關系設備敏感度不同。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)，導致掉閘或誤動作。這些敏感設備相互連接在一起，連接在一個大的電網(wǎng)絡中，或一系列自動化過程中，這就意味著，整個系統(tǒng)與最敏感設備有相同的敏感度了。由此將負荷分為三類：普通負荷；敏感負荷；重要（要求嚴格的）負荷。市場競爭環(huán)境。突出了優(yōu)質電能的問題。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算在內了。認識的提高。供用雙方的相互影響越來越緊密。對于電力系統(tǒng)中時常出現(xiàn)的各種電力干擾現(xiàn)象通過實時監(jiān)測和分析，正在不斷深入認識。電力供應可靠與否，已經(jīng)含蓋了許多內容（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2.對配電系統(tǒng)可靠性指標補充和修正的必要性

合格質量電壓暫降短時間中斷因此，需要補充和修正傳統(tǒng)可靠性的定義和指標體系“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，可維護性、質量和系統(tǒng)安全）IEEETrans.Reliability配電系統(tǒng)可靠性是指供電點到用戶的整個配電系統(tǒng)按可接受的質量標準和期望數(shù)量滿足用戶電力及電能量需求能力的度量。可靠性等于連續(xù)性?關于電壓凹陷與短時間間斷指標

電壓凹陷與短時間間斷尚未有統(tǒng)一的評估指標，可將電壓凹陷與短時間間斷的一些重要特征量，如凹陷幅值、凹陷與短時間間斷的持續(xù)時間和發(fā)生頻次作為評估指標。有文獻將供電可靠性的評估指標原理引入對電壓凹陷與短時間間斷的評估中，給出了類似于SARFI（系統(tǒng)平均斷電頻率）指標，即系統(tǒng)平均有效值變動頻率指標（SARFIx）。SARFIx是指在監(jiān)測期內對評估對象內的每個用戶，經(jīng)歷短時間有效值變化次數(shù)的平均數(shù)。其計算式如下：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)；為被評價對象區(qū)域內供應電力的總用戶數(shù)。

電能質量的評估以測量數(shù)據(jù)為基礎

電能質量的實時評估多是以測量數(shù)據(jù)為基礎，對其計算和統(tǒng)計分析而得出評估結論的。電能質量監(jiān)測是評估數(shù)據(jù)的直接來源，是質量評估中的重要前提。電能質量監(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)處理和計算。對各單項電能質量的測量條件和數(shù)據(jù)處理方法，也要符合國標的規(guī)定?，F(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。

構建監(jiān)測網(wǎng)絡是今后電能質量監(jiān)測的發(fā)展趨勢，也是建立質量評估體系的硬件基礎。分布在各監(jiān)測點的監(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)服務器。在中心主機上的評估分析軟件可對傳來的數(shù)據(jù)作各種分析，直接得出評估的結果，提高了評估效率。工程界也有人提出了電能質量實時監(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)承擔電能質量監(jiān)測和評估的任務。一個典型的監(jiān)測網(wǎng)絡結構如下圖：

電能質量評估是針對確定的評估指標，根據(jù)監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)及當?shù)刎摵深愋吞攸c作指標計算和統(tǒng)計分析，或根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)的結構參數(shù)及負荷模型作仿真計算，最后得出指標值和評估結論。由于不同負荷受不同質量問題的影響不同，在作評估時要與當?shù)刎摵傻拿舾卸认嘟Y合，才能得到比較準確的評估指標結果。但由于評估指標體系尚不夠完善，結合負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踐中可僅根據(jù)前述各項指標作評估分析，暫不考慮負荷抗擾特性及其所受的影響。電能質量評估方法

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量問題，我們往往關注偏差值的大小和偏差持續(xù)時間。對電壓和頻率在評估期間內作連續(xù)監(jiān)測，并對監(jiān)測的數(shù)據(jù)簡單計算和統(tǒng)計，求出相應指標即可。（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荷工作時電流的不規(guī)則吸取或注入（諧波）而引起的電壓變化。對這三種質量問題評估的方法，主要有預測法和實測法。預測法指在電網(wǎng)規(guī)劃、建設階段或干擾負荷接入電網(wǎng)之前通過計算、仿真的方法對可能出現(xiàn)的質量問題進行評價。實測法指對現(xiàn)有的電網(wǎng)監(jiān)測并對測得的數(shù)據(jù)作指標計算和統(tǒng)計分析，評價三種質量問題在時間空間上的分布特點和嚴重程度。（3）對于電壓凹陷與短時間間斷的評估方法，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，電壓長時間間斷會給所有負荷造成影響，而電壓凹陷與短時間間斷只會給敏感負荷產(chǎn)生影響。因此，在評估這類問題時要與用戶的敏感度相結合。確定某點電壓凹陷和短時間間斷發(fā)生時它們的幾個特征量，是通過選擇電力系統(tǒng)的部分站點進行長期電能質量實地監(jiān)測或對系統(tǒng)進行隨機預估的方法。相比而言，前者更加準確，但受到所需費用高和監(jiān)測周期長的限制。而隨機預估會很好地解決這兩個問題。最后將實測或隨機預估而得到的電壓凹陷和短時間間斷發(fā)生次數(shù)進行統(tǒng)計，與各類敏感性負荷的敏感度曲線（如美國信息工業(yè)協(xié)會制定的ITIC曲線）相結合。統(tǒng)計出評估對象范圍內受影響的總戶次數(shù)，可以求出SARFIX等指標來。

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