CN102339355A - 电能质量综合评估归一化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能质量综合评估归一化处理的方法,以便能直接对区域内电能质量的总体状况给出一个更加直观的评价，使得电力供应更加经济和安全。本发明根据实际测量计算得到的电能的各项指标的95％概率值，然后根据国家标准等级的标准限值来进行单项指标的归一化处理，由归一化结果得出各项指标的评估系数，再将评估系数与每项指标所赋予的权值进行乘法运算，从而得到单项指标的分数，将各个单项指标的分数进行加法运算而得到电能质量的综合评估分数，最后结合电能质量得分情况对照表，根据电能质量的综合评估分数，判定电能质量的总体情况。本发明可广泛应用于电力系统质量监测领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能质量综合评估归一化处理方法。
背景技术
随着我国经济技术的高速发展和科技进步，大容量用电负荷的日益增多，半导体、计算机技术等构成的微电子装置和自动化生产流水线迅猛发展，并已广泛渗透到高新技术领域的生产过程。电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等指标的不合格对各行业的生产和发展造成极大影响。
受电能质量影响造成的经济损失日趋突出，更多的企业和电力用户对供电质量的要求越来越高，因此提高供电质量是非常重要的，国家也陆续出台了相应标准和相关电力法规，确保电能质量。电能质量与一般产品质量不同，对于在不同的供电点（用电点）或者在不同的供电时刻（用电时刻），衡量指标往往不同。电能质量在空间和时间上均处于动态变化中，目前无法直接对区域内电能质量的总体状况给出一个直观的评价。若能使用一种可以方便地评估电能质量的总体状况的方法，则能在保证电能质量以及电力维护中节省更多的成本和宝贵的资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电能质量综合评估归一化处理的方法，以便能直接对区域内电能质量的总体状况给出一个更加直观的评价，使得电力供应更加经济和安全。
本发明所采用的技术方案是：在本发明的方法中，电能质量综合评估的指标包括谐波中的谐波电压总畸变率、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差以及频率偏差，采用归一化指标参数和评估系数来对上述指标进行考察，其中每一指标的评估级别划分为7级，每一评估级别与归一化指标参数范围、评估系数均相对应，规定按打分制度来评估电能质量的总体状况，满分为100分，该方法是由以下步骤组成的：
（1）赋权值：所述谐波赋权值35分，其中的谐波电压总畸变率指标赋权值10分，所述三相电压不平衡度指标赋权值20分，所述电压波动与闪变指标赋权值20分，所述电压偏差指标赋权值15分，所述频率偏差指标赋权值10分；
（2）计算所述各单项指标的CP95值：采集并分析所述各单项指标的数值，并计算出所述各单项指标的95％概率值，即CP95值；
（3）对所述各单项指标进行归一化处理：将上述步骤（2）中得到的所述各单项指标的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述各单项指标的归一化指标参数；
（4）选择评估系数：根据指标评估系数级数划分，由上述步骤（3）处理得到的各项归一化指标参数，判定各指标落在的评估系数级别，并据此选择评估系数；
（5）求单项指标分数：将上述步骤（4）得出的各项指标的评估系数以及上述步骤（1）赋予的各项指标的权值进行乘积处理，得到单项指标分数；
（6）求电能质量的综合评估分数：将上述步骤（5）得到的单项指标分数进行加法运算，得到电能质量的综合评估分数；
（7）根据上述步骤（6）得到的电能质量的综合评估分数，结合所述打分制度来判定电能质量的总体情况。
所述评估级别包括1级、2级、3级、4级、5级、6级、7级，每一级对应的归一化指标参数范围和评估系数如下：
1级对应的归一化指标参数范围为0～1/3，评估系数为100％，
2级对应的归一化指标参数范围为1/3～2/3，评估系数为95％，
3级对应的归一化指标参数范围为2/3～1，评估系数为90％，
4级对应的归一化指标参数范围为1～3/2，评估系数为80％，
5级对应的归一化指标参数范围为2/3～2，评估系数为65％，
6级对应的归一化指标参数范围为2～3，评估系数为50％，
7级对应的归一化指标参数范围大于3，评估系数为25％。
所述步骤（3）包括以下步骤：
①将步骤（2）中得到的所述谐波电压总畸变率的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述谐波电压总畸变率指标的归一化指标参数；
②将步骤（2）中得到的所述三相电压不平衡度的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述三相电压不平衡度指标的归一化指标参数；
③将步骤（2）中得到的所述电压波动与闪变的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压波动与闪变指标的归一化指标参数；
④将步骤（2）中得到的所述电压偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压偏差指标的归一化指标参数；
⑤将步骤（2）中得到的所述频率偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述频率偏差指标的归一化指标参数。
所述谐波中还包括谐波电压含有率、间谐波、高次谐波，所述谐波含有率赋权值15分，所述间谐波赋权值5分，所述高次谐波赋权值5分。
所述谐波电压含有率归一化处理的步骤为：将采集到并经过处理的各次谐波电压含有率的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述谐波电压含有率归一化指标参数。
所述电压波动与闪变指标包括电压波动指标和电压闪变指标，所述电压波动指标和所述电压闪变指标均赋权值10分。
所述电压偏差指标转化为电压不合格率指标来进行指标归一化处理，其归一化指标步骤为：将实际测得的电压不合格率的CP95值与其在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压偏差指标的归一化指标参数。
所述频率偏差指标转化为频率不合格率指标来进行指标归一化处理，其归一化指标步骤为：将实际测得的频率不合格率的CP95值与其在国家标准等级的标准限值相比，得到所述频率偏差指标的归一化指标参数。
所述电能质量打分制度分为6个等级，其中
得分95及以上为一级，其电能质量总体状况为极优，
得分85～94为二级，其电能质量总体状况为优，
得分75～84为三级，其电能质量总体状况为良，
得分65～74为四级，其电能质量总体状况为中，
得分55～64为五级，其电能质量总体状况为差，
得分55及以下为六级，其电能质量总体状况为极差。
本发明的有益效果是：由于本发明根据实际测量计算得到的电能的各项指标的95％概率值，然后根据国家标准等级的标准限值来进行单项指标的归一化处理，由归一化结果得出各项指标的评估系数，再将评估系数与每项指标所赋予的权值进行乘法运算，从而得到单项指标的分数，将各个单项指标的分数进行加法运算而得到电能质量的综合评估分数，最后结合电能质量得分情况对照表，根据电能质量的综合评估分数，判定电能质量的总体情况，所以，本发明能直接地对区域内电能质量的总体给出一个直观的评价，从而能更加快捷地采取有效的措施来维护电能质量的稳定，也使得电力供应更加安全和经济。
附图说明
图1是电能质量各单项指标的国家标准等级限值表；
图2是本发明电能质量各单项指标的权值赋予比例表；
图3是本发明电能质量指标评估系数数轴表；
图4是本发明电能质量得分级数表。
具体实施方式
在本实施例中，本发明主要是针对电能质量按照国家标准等级提供的一种评估方法，其评估主要针对谐波中的谐波电压总畸变率、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差以及频率偏差等5项指标，将这五项指标作为电能质量综合评估的指标，进行归一化处理，并对上述五项指标进行权值赋予，对综合评估进行等级划分，最终判定区域电能质量的总体状况。其中，各单项指标的国家标准等级限值如图1所示。
其中，电压偏差及频率偏差根据国家电网公司的相关标准调整为不合格率。对于电压偏差，国网[2004]203号文要求的年度供电电压合格率达到98.0%以上，即最大允许不合格率为2%。对于频率偏差，对于独立省网电网调度机构，国网规定考核目标年责任频率合格率为≥99.9％。上述国网公司所规定的限值应属于该指标优质情况下的限值，考虑到实际情况及其他单项指标所规定的CP95值标准，本项目将不合格率为5%定义为电压偏差及频率偏差不合格率的限值。电压波动按变动频率 
的情况下国标限制进行考虑。
本发明规定按打分制度来评估电能质量的总体状况，满分为100分，其中每项指标赋权值情况如下：
所述谐波赋权值35分，其中的谐波电压总畸变率指标赋权值10分，所述三相电压不平衡度指标赋权值20分，所述电压波动与闪变指标赋权值20分，所述电压偏差指标赋权值15分，所述频率偏差指标赋权值10分。所述电压波动与闪变指标包括电压波动和电压闪变两项指标，每项指标分别赋权值10分。所述谐波还包括谐波电压含有率、间谐波、高次谐波，所述谐波含有率赋权值15分，所述间谐波赋权值5分，所述高次谐波赋权值5分。所述谐波电压含有率的权值赋予按以下约定来进行：
3次谐波3分；5次谐波3分；7次谐波2分；11次谐波1分，13次谐波1分；其他次谐波每次谐波为5/20分。图2清晰地表达了各单项指标的权值赋予比例情况。
计算各单项指标的CP95值：采集并分析所述谐波电压总畸变率、所述三相电压不平衡度、所述电压波动与闪变、所述电压偏差、所述频率偏差等指标的数值，并计算出所述各单项指标的95％概率值，即CP95值。下面对各单项指标进行归一化处理：
（1）谐波
Ⅰ.谐波电压总畸变率
将实测谐波电压总畸变率的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到谐波电压总畸变率的归一化指标参数
谐波电压总畸变率的归一化指标参数=谐波电压总畸变率实测的CP95值/谐波电压总畸变率标准限值
Ⅱ.谐波电压含有率
将各次谐波电压含有率的CP95值与其所在国家标准等级的标准含有率值相比，得到各次谐波含有率的归一化指标参数
谐波含有率的归一化指标参数=谐波电压含有率实测的CP95值/标准限值
（2）三相电压不平衡度
将实测三相电压不平衡度的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到三相电压不平衡度的归一化指标参数
三相电压不平衡度的归一化指标参数=相电压不平衡度实测的CP95值/相电压不平衡度标准限值
（3）电压波动与闪变
Ⅰ.电压波动
将实测电压波动的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到电压波动的归一化指标参数
电压波动的归一化指标参数=电压波动实测的CP95值/电压波动标准限值
Ⅱ.电压闪变
将实测短时电压闪变的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到长时电压闪变的归一化指标参数
电压闪变的归一化指标参数=电压闪变实测的CP95值/电压闪变标准限值
（4）电压偏差
将得到的所述电压偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压偏差指标的归一化指标参数。另外，电压合格率指标反映了合格运行时间，其值越大，越接近1越好。而前述谐波、电压不平衡度和电压波动与闪变指标的衡量值是越小，越接近0越好，即比较方向相反。为了得到判别的一致性，可以由电压合格率，得到电压不合格率：
电压不合格率%=电压超限时间/总运行统计时间=1-电压合格率%
以最大允许不合格率为基准，对上式进行归一化处理，定义电压不合格率归一化指标参数
电压不合格率归一化指标参数=实测电压不合格率/最大允许电压不合格率
（5）频率偏差
将得到的所述频率偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述频率偏差指标的归一化指标参数。而国家电网公司考核目标年责任频率合格率为≥99.9％，类似上述电压偏差的处理，可以由频率合格率，得到频率不合格率
频率不合格率%=频率超限时间/总运行统计时间=1-频率合格率%
以最大允许不合格率为基准，对上式进行归一化处理，得到频率不合格率归一化指标参数
频率不合格率归一化指标参数=实测频率不合格率/最大允许频率不合格率。
以上为本发明对所述五项指标的归一化处理并得出归一化指标参数。下面，根据各单项的归一化指标参数选择评估系数。本发明将电能质量指标的评估系数划分为7个等级，包括1级、2级、3级、4级、5级、6级和7级，每一级对应的归一化指标参数范围和评估系数数值如下：
1级对应的归一化指标参数范围为0～1/3，评估系数为100％，
2级对应的归一化指标参数范围为1/3～2/3，评估系数为95％，
3级对应的归一化指标参数范围为2/3～1，评估系数为90％，
4级对应的归一化指标参数范围为1～3/2，评估系数为80％，
5级对应的归一化指标参数范围为2/3～2，评估系数为65％，
6级对应的归一化指标参数范围为2～3，评估系数为50％，
7级对应的归一化指标参数范围大于3，评估系数为25％。
为了能更加直观地了解指标参数范围和评估系数数值之间的关系，制作如图3所示的电能质量指标评估系数数轴表。
图3中的数轴表示指标参数范围，百分数表示指标评估系数。
根据指标评估系数级数划分，由归一化处理得到的各项归一化指标参数，判定各指标落在的评估系数级别，并据此选择评估系数。
将上述步骤得出的各项指标的评估系数以及各单项指标所赋予的权值进行乘积处理，得到单项指标分数。将得到的各单项指标分数进行加数运算，得到电能质量的综合评估分数。
由得到的电能质量的综合评估分数，判定电能质量的总体情况。规定电能质量得分分为6个等级，其中
得分95及以上为一级，其电能质量总体状况为极优，
得分85～94为二级，其电能质量总体状况为优，
得分75～84为三级，其电能质量总体状况为良，
得分65～74为四级，其电能质量总体状况为中，
得分55～64为五级，其电能质量总体状况为差，
把上述电能质量得分级数制作成电能质量评估依据，如图4所示。
通过图4，可以直观地判断区域内电能质量的总体状况，从而快速地实施有效的措施，以保持电能质量的稳定性和安全性。也减少了由于电能质量的影响而造成的损失，为国家节省了大量的开支，有很好的经济性。
本发明可广泛应用于电力系统质量监测领域。
Claims (9)
1.一种电能质量综合评估归一化处理方法，在该方法中，电能质量综合评估的指标包括谐波中的谐波电压总畸变率、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差以及频率偏差，采用归一化指标参数和评估系数来对上述指标进行考察，其中每一指标的评估级别划分为7级，每一评估级别与归一化指标参数范围、评估系数均相对应，规定按打分制度来评估电能质量的总体状况，满分为100分，其特征在于，该方法是由以下步骤组成的：
（1）赋权值：所述谐波赋权值35分，其中的谐波电压总畸变率指标赋权值10分，所述三相电压不平衡度指标赋权值20分，所述电压波动与闪变指标赋权值20分，所述电压偏差指标赋权值15分，所述频率偏差指标赋权值10分；
（2）计算所述各单项指标的CP95值：采集并分析所述各单项指标的数值，并计算出所述各单项指标的95％概率值，即CP95值；
（3）对所述各单项指标进行归一化处理：将上述步骤（2）中得到的所述各单项指标的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述各单项指标的归一化指标参数；
（4）选择评估系数：根据指标评估系数级数划分，由上述步骤（3）处理得到的各项归一化指标参数，判定各指标落在的评估系数级别，并据此选择评估系数；
（5）求单项指标分数：将上述步骤（4）得出的各项指标的评估系数以及上述步骤（1）赋予的各项指标的权值进行乘积处理，得到单项指标分数；
（6）求电能质量的综合评估分数：将上述步骤（5）得到的单项指标分数进行加法运算，得到电能质量的综合评估分数；
（7）根据上述步骤（6）得到的电能质量的综合评估分数，结合所述打分制度来判定电能质量的总体情况。
2.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于：所述评估级别包括1级、2级、3级、4级、5级、6级、7级，
1级对应的归一化指标参数范围为0～1/3，评估系数为100％，
2级对应的归一化指标参数范围为1/3～2/3，评估系数为95％，
3级对应的归一化指标参数范围为2/3～1，评估系数为90％，
4级对应的归一化指标参数范围为1～3/2，评估系数为80％，
5级对应的归一化指标参数范围为2/3～2，评估系数为65％，
6级对应的归一化指标参数范围为2～3，评估系数为50％，
7级对应的归一化指标参数范围大于3，评估系数为25％。
3.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于，所述步骤（3）包括以下步骤：
①将步骤（2）中得到的所述谐波电压总畸变率的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述谐波电压总畸变率指标的归一化指标参数；
②将步骤（2）中得到的所述三相电压不平衡度的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述三相电压不平衡度指标的归一化指标参数；
③将步骤（2）中得到的所述电压波动与闪变的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压波动与闪变指标的归一化指标参数；
④将步骤（2）中得到的所述电压偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压偏差指标的归一化指标参数；
⑤将步骤（2）中得到的所述频率偏差的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述频率偏差指标的归一化指标参数。
4.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于：所述谐波中还包括谐波电压含有率、间谐波、高次谐波，所述谐波含有率赋权值15分，所述间谐波赋权值5分，所述高次谐波赋权值5分。
5.根据权利要求4所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于，所述谐波电压含有率归一化处理的步骤为：将采集到并经过处理的各次谐波电压含有率的CP95值与其所在国家标准等级的标准限值相比，得到所述谐波电压含有率归一化指标参数。
6.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于：所述电压波动与闪变指标包括电压波动指标和电压闪变指标，所述电压波动指标和所述电压闪变指标均赋权值10分。
7.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于，所述电压偏差指标转化为电压不合格率指标来进行指标归一化处理，其归一化指标步骤为：将实际测得的电压不合格率的CP95值与其在国家标准等级的标准限值相比，得到所述电压偏差指标的归一化指标参数。
8.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于，所述频率偏差指标转化为频率不合格率指标来进行指标归一化处理，其归一化指标步骤为：将实际测得的频率不合格率的CP95值与其在国家标准等级的标准限值相比，得到所述频率偏差指标的归一化指标参数。
9.根据权利要求1所述的电能质量综合评估归一化处理方法，其特征在于：所述电能质量打分制度分为6个等级，其中
得分95及以上为一级，其电能质量总体状况为极优，
得分85～94为二级，其电能质量总体状况为优，
得分75～84为三级，其电能质量总体状况为良，
得分65～74为四级，其电能质量总体状况为中，
得分55～64为五级，其电能质量总体状况为差，
得分55及以下为六级，其电能质量总体状况为极差。
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