電能質(zhì)量評(píng)估

電能質(zhì)量評(píng)估是基于系統(tǒng)電氣運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際測(cè)量或通過建模仿真獲得的基本數(shù)據(jù)，對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)特性指標(biāo)做出評(píng)價(jià)并對(duì)其是否滿足規(guī)范要求進(jìn)行考查與推斷的過程。因此，在整個(gè)電能質(zhì)量體系中，對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)估工作是不可缺少的重要組成部分。

一般而言，電能質(zhì)量評(píng)估的基本步驟如下：

(1)選擇評(píng)估指標(biāo)。一般選用可參照?qǐng)?zhí)行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的若干電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，或由供需雙方商定的電力合同指標(biāo)。

(2)收集電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。這包括建立電網(wǎng)與負(fù)荷的仿真模型和在系統(tǒng)中裝設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，從中獲得對(duì)系統(tǒng)電壓/流特性描述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(3)選擇依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)?？梢允菄?guó)家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)所采用的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，或由某專門機(jī)構(gòu)，如IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）、IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）、ANSI（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）以及CENELEC（歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)）等標(biāo)準(zhǔn)組織制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依次作為評(píng)估的基準(zhǔn)。

(4)確定目標(biāo)性能等級(jí)。即給出適當(dāng)?shù)那揖哂薪?jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。目標(biāo)等級(jí)可能只限于特殊用戶或用戶群，并且其要求可能超過基準(zhǔn)評(píng)估值。

為了科學(xué)、準(zhǔn)確地反映電能質(zhì)量實(shí)際水平，電能質(zhì)量評(píng)估應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)基本原則：

(1)評(píng)估指標(biāo)物理意義明確，且與其對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的影響嚴(yán)重性緊密相關(guān)。

(2)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上的特征對(duì)比，以及不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)或系統(tǒng)在空間上的特征對(duì)比。

(3)剔除無關(guān)信息的干擾，且又不損失必要的信息，真實(shí)地反映實(shí)際質(zhì)量水平。

(4)定義的指標(biāo)和評(píng)估方法應(yīng)簡(jiǎn)約、可操作，有利于廣泛的工程應(yīng)用。

(5)評(píng)估結(jié)果應(yīng)與選定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較。

電能質(zhì)量分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和暫態(tài)電能質(zhì)量，前者包括頻率、電壓偏差、諧波畸變和電壓波動(dòng)等，后者包括電壓暫升、電壓暫降、暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓等。因此，電能質(zhì)量的評(píng)估也分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量評(píng)估和暫態(tài)電能質(zhì)量評(píng)估。

(1)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的評(píng)估

對(duì)于穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的評(píng)估應(yīng)包括以下三個(gè)部分：

1)對(duì)單一監(jiān)測(cè)點(diǎn)在某時(shí)段內(nèi)進(jìn)行評(píng)估；

2)對(duì)同一供電公司的同一電壓等級(jí)在某時(shí)段內(nèi)進(jìn)行評(píng)估；

3)對(duì)不同供電公司的同一電壓等級(jí)在某時(shí)段內(nèi)進(jìn)行評(píng)估。

一般情況下，對(duì)于某公共連接點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的評(píng)估周期應(yīng)至少為一星期，這是因?yàn)橐话阖?fù)荷在同一季度中的各個(gè)星期具有相近的用電特性，一個(gè)星期可以包含其不同的生產(chǎn)工藝過程及用電負(fù)荷的變化過程。同一公共連接點(diǎn)上的負(fù)荷雖然在某一時(shí)刻具有隨機(jī)性，但在一個(gè)星期之內(nèi)一般能夠獲取負(fù)荷的最小、最大、平均變化水平。

穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的評(píng)估最終采納值一般應(yīng)為X%概率大值，但應(yīng)給出相同時(shí)段的最大值、最小值、平均值。x%概率大值采用累計(jì)概率函數(shù)通過統(tǒng)計(jì)方法獲取，而該段時(shí)間內(nèi)可能超出的時(shí)間份額僅為（100-X）%，如今，國(guó)標(biāo)中規(guī)定的X等于95。

(2)暫態(tài)電能質(zhì)量評(píng)估

如果暫態(tài)電能質(zhì)量超標(biāo)，將會(huì)影響某些對(duì)電能質(zhì)量要求較高的用戶（如精密加工工業(yè)）。暫態(tài)電能質(zhì)量一般以一個(gè)事件為一個(gè)記錄，對(duì)其評(píng)估一般也分為以下幾個(gè)部分：

1)對(duì)單一事件進(jìn)行評(píng)估；

2)對(duì)某一點(diǎn)進(jìn)行事件評(píng)估；

3)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行事件評(píng)估。

一般情況下，對(duì)暫態(tài)電能質(zhì)量的評(píng)估應(yīng)至少獲取一年時(shí)間的實(shí)測(cè)值進(jìn)行評(píng)估分析。對(duì)于典型的暫態(tài)電能質(zhì)量事件，比如電壓暫升、電壓暫降和瞬時(shí)中斷，其特征參數(shù)為維持電壓值(指有效值)及其持續(xù)時(shí)間值等，應(yīng)依據(jù)不同的門檻值進(jìn)行分析評(píng)估，同時(shí)應(yīng)從工業(yè)設(shè)備特別是信息工業(yè)設(shè)備的兼容水平角度進(jìn)行分析，從而對(duì)用戶提供具有參考價(jià)值的評(píng)估結(jié)果。

關(guān)于暫態(tài)電能質(zhì)量問題，用戶的大容量負(fù)荷的投切會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響，但更主要原因還是電力系統(tǒng)中發(fā)生的各種類型的短路故障。

大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和資料表明，電力生產(chǎn)過程本身幾乎不會(huì)引起電能質(zhì)量的“污染”，而電能的傳輸、分配過程對(duì)電能質(zhì)量的“污染”程度也相對(duì)較小，由于輸配電系統(tǒng)中的變壓器是非線性元件，會(huì)產(chǎn)生少量的諧波污染。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量的污染源主要在于用戶的干擾性負(fù)荷；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性則決定諧波的諧振特性；不同的導(dǎo)線材料、線徑、輸電距離，不同的輸電容量都會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓在不同程度上有所下降；系統(tǒng)無功儲(chǔ)備容量的大小則直接影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓的調(diào)整，同時(shí)系統(tǒng)足夠的有功儲(chǔ)備容量對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率起決定性作用；雖然輸配電電網(wǎng)參數(shù)三相是對(duì)稱的，但由于負(fù)荷布局的不合理也會(huì)造成系統(tǒng)的運(yùn)行不對(duì)稱，從而引起三相不平衡指標(biāo)的惡化。

電能質(zhì)量評(píng)估主要包括以下5個(gè)方面的內(nèi)容：

(1)公用電網(wǎng)公共供電點(diǎn)的電能質(zhì)量評(píng)估

其中包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是檢查公共供電點(diǎn)的供電質(zhì)量指標(biāo)是否在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)，公共供電點(diǎn)的供電質(zhì)量指標(biāo)包括系統(tǒng)頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變、諧波電壓含有率、電壓總諧波畸變率和電壓瞬變等；二是檢查電力用戶對(duì)公共供電點(diǎn)電能質(zhì)量的擾動(dòng)是否在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)，電力用戶對(duì)公共供電點(diǎn)電能質(zhì)量的擾動(dòng)主要包括注入公共供電點(diǎn)的諧波電流、負(fù)載電流的負(fù)序分量、過電流、有功沖擊、無功沖擊及無功波動(dòng)、晶閘管換向及開關(guān)過程沖擊、負(fù)荷短路沖擊等。

(2)干擾性負(fù)荷測(cè)試與評(píng)估

根據(jù)電網(wǎng)的參數(shù)以及設(shè)備制造廠商提供的干擾性負(fù)荷資料建立對(duì)應(yīng)的評(píng)估模型，必要時(shí)還要結(jié)合實(shí)際測(cè)試，研究分析干擾性負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量的影響程度，如果超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的限值，則要對(duì)其提出治理要求。

(3)電能質(zhì)量糾紛測(cè)試

由電能質(zhì)量事故造成的經(jīng)濟(jì)損失或人身事故等引發(fā)的糾紛稱為電能質(zhì)量糾紛。電能質(zhì)量糾紛測(cè)試就是依據(jù)國(guó)家電力法、合同法等法律法規(guī)和電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通過測(cè)量與專項(xiàng)分析確定引起電能質(zhì)量事故的原因，為解決電能質(zhì)量糾紛提供科學(xué)依據(jù)。

(4)電力設(shè)備電磁兼容測(cè)試

電力設(shè)備電磁兼容測(cè)試內(nèi)容很多，與電能質(zhì)量有關(guān)的測(cè)試包括：

1)電力設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)供電質(zhì)量要求的測(cè)試，即在規(guī)定的條件下改變電源的頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)、三相電壓不平衡、電壓諧波、電壓瞬變、電壓暫降和電壓暫升等指標(biāo)，測(cè)試電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化情況。

2)電力設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)的測(cè)試，即在規(guī)定的供電條件下測(cè)試設(shè)備的三相電流不平衡度、諧波發(fā)射水平和無功波動(dòng)水平等。

3)電力設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)和接入電網(wǎng)的評(píng)估，即根提前兩項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定該電力設(shè)備能否進(jìn)入市場(chǎng)流通。電力設(shè)備的使用說明書應(yīng)給出該電力設(shè)備有關(guān)電能質(zhì)量的電磁兼容數(shù)據(jù)（電源水平和擾動(dòng)水平），供電部門和用戶應(yīng)該根據(jù)電力設(shè)備接入點(diǎn)的電源條件和電力設(shè)備的電磁兼容數(shù)據(jù)確定該電力設(shè)備能否接入電網(wǎng)運(yùn)行。

(5)電能質(zhì)量控制裝置對(duì)電能質(zhì)量改善效果的測(cè)試和評(píng)估

1)電能質(zhì)量控制裝置接入系統(tǒng)前的評(píng)估。根據(jù)供電系統(tǒng)、負(fù)載及電能質(zhì)量控制的有關(guān)數(shù)據(jù)，仿真并計(jì)算電能質(zhì)量控制裝置接入系統(tǒng)前后的各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)，判斷系統(tǒng)能否安全運(yùn)行；或按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程要求，在具備條件的實(shí)驗(yàn)室對(duì)電能質(zhì)量控制裝置的補(bǔ)償效果進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，評(píng)估裝置的補(bǔ)償性能是否滿足要求。該項(xiàng)工作通常是在設(shè)備招標(biāo)階段必須要做的。

2)電能質(zhì)量控制裝置接入系統(tǒng)后的測(cè)試和評(píng)估。通過對(duì)電能質(zhì)量控制裝置接入系統(tǒng)前后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，評(píng)價(jià)電能質(zhì)量控制裝置對(duì)電能質(zhì)量改善的效果。該項(xiàng)工作通常是在設(shè)備驗(yàn)收階段必須要做的。

由于多數(shù)表征電能質(zhì)量的參數(shù)是時(shí)變且隨機(jī)的，測(cè)量必須持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，通常以日或周的記錄作為評(píng)估依據(jù)。

為了得到綜合質(zhì)量指標(biāo)，可采用以下方法進(jìn)行評(píng)估：

(1)統(tǒng)計(jì)值。通過統(tǒng)計(jì)，確定各個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)的95%概率大值、最大值與平均值，將一個(gè)工作日內(nèi)某項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的95%概率大值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比較，適用于對(duì)諧波、電壓偏差、三相電壓不平衡度和電壓波動(dòng)的評(píng)估。

(2)柱狀圖、概率密度與概率分布圖。通過圖形化界面，直觀地表示電能質(zhì)量數(shù)值大小的分布情況，適用于對(duì)諧波、電壓偏差和三相電壓不平衡度的評(píng)估。

(3)日趨勢(shì)圖。確定電能質(zhì)量問題變化的趨勢(shì)和作用的時(shí)間段，適用于對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)估。

(4)波形圖與特征指標(biāo)。對(duì)于動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題，完整的波形有利于對(duì)該類電能質(zhì)量問題進(jìn)行分類，最簡(jiǎn)單的定位標(biāo)準(zhǔn)是幅值、起止時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間三要素。

(5)電壓質(zhì)量容許曲線。將長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量(例如持續(xù)一個(gè)月以上)所得的電壓質(zhì)量指標(biāo)，根據(jù)幅值(或方均根值)與持續(xù)時(shí)間作圖，考察是否落在由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組成的容許曲線內(nèi)。

(6)專家診斷系統(tǒng)。利用獲得的測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)事件進(jìn)行定位、分類，對(duì)其傳遞范圍和發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)，從而為制定最佳控制方案提供依據(jù)。 2100433B