CN103617573A - 一种电能质量指标短期趋势性预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电能质量指标短期趋势性预测方法，所述方法包括以下步骤：确定电能质量指标；计算电能质量指标乖离值；对电能质量指标短期趋势性进行预测。本发明提供的基于随机指标量的电能质量指标短期趋势性预测方法，指标灵敏性好；指标覆盖全面，适用范围广，可移植度高；指标可分周期分级别计算。

Description

一种电能质量指标短期趋势性预测方法

技术领域

本发明涉及一种预测方法，具体涉及一种基于随机指标量的针对高载能行业电能质量指标短期趋势性预测方法。

背景技术

电能质量包含了电压质量、电流质量、供电质量、用电质量四个方面，反应了供电企业向用户供给的电力是否合格。电压质量是指实际电压与理想电压间的偏差，包括幅值、波形、相位等；电流质量是指对用户取用电流提出的恒定频率、波形正弦、相位同步等要求，以保证系统以高功率因数运行；.用电质量是指电流质量和对用电方的责任和义务的要求。电能质量考察的主要指标有频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、谐波、电压暂降、中断、暂升等。

电力系统是一个非线性动力系统，电能质量指标同时受非线性及不平衡负载与电能质量治理装置的影响，处于波动与平衡之间。高载能行业是指能源成本在产品产值中所占比重较高的行业，如钢铁冶金、石油化工、水泥建材等行业。典型高载能负荷如大容量变流设备、电弧炉、铁合金炉、电石炉等非线性负载，是公用电网主要的电能质量干扰源。随着国民经济工业化程度迅速提高，高载能负荷在全网负荷所占比例越来越高，对公用电网电能质量的干扰越来越大，同时，电力用户对电网电能质量的要求也越来越高。因此，需要电能质量的科学评价体系和准确的电能质量指标计算方法来制定经济、合理的电能质量综合治理方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于随机指标量的电能质量指标短期趋势性预测方法，指标灵敏性好；指标覆盖全面，适用范围广，可移植度高；指标可分周期分级别计算。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种电能质量指标短期趋势性预测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定电能质量指标；

步骤2：计算电能质量指标乖离值；

步骤3：对电能质量指标短期趋势性进行预测。

所述步骤1中的电能质量指标包括供电电压偏差、频率偏差、电压波动、短时间闪变值、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率、各次谐波电流含有率和三相电压不平衡度。

所述供电电压偏差的计算周期不低于0.2s；所述频率偏差的计算周期不低于1s；所述电压波动、短时间闪变值和三相电压不平衡度的计算周期均不低于1min；所述电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率和各次谐波电流含有率的计算周期均不低于3s。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：计算所述电能质量指标在任计算周期内的原始随机值RSV_n0；有

${\mathrm{RSV}}_{n0}=100\frac{C_t-L_n}{H_n-L_n}---\left(1\right)$

其中，C_t为电能质量指标在计算周期内的算术平均值，L_n为电能质量指标在计算周期内的最小值，H_n为电能质量指标在计算周期内的最大值；

步骤2-2：计算原始随机值RSV_n0在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_k；有

$V_k=S_1{V}_{k_{i0}}+S_2{\mathrm{RSV}}_{n0}---\left(2\right)$

其中，S₁和S₂为计算平滑因子，

为原始随机值RSV_n0在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-3：计算移动平均值V_k在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_d；有

$V_d=S_1{V}_{d_{i0}}+S_2{V}_{k_{i0}}---\left(3\right)$

其中，

为移动平均值V_k在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-4：计算电能质量指标乖离值V_j；有

V_j＝3V_d-2V_k  （4）。

所述步骤3中，通过对电能质量指标短期趋势性划分等级，实现对电能质量指标短期趋势性预测；

电能质量指标短期趋势性划分为以下四个等级：

A)Ⅰ级：电能质量指标乖离值V_j∈(0,20)，电能质量为高安全区；

B)Ⅱ级：电能质量指标乖离值V_j∈(20,50)，电能质量为安全区；

C)Ⅲ级：电能质量指标乖离值V_j∈(50,80)，电能质量为危险区；

D)Ⅳ级：电能质量指标乖离值V_j∈(80,100)，电能质量为高危险区。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提出的电能指标计算方法，采用了对原始随机量的平滑处理方法，针对电能质量指标的短期趋势性预测结果具有较高灵敏度，可在较短时间内跟随系统指标变化，指标跟随性好。

2、本发明提出的电能指标计算方法，适应范围广，覆盖了主要的短期电能质量指标，包含了供电电压偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡、公用电网谐波、公用电网间谐波等指标。

3、本发明提出的基于随机指标量的电能质量短期趋势性预测方法，采用了多重判据判断，预测结果可靠性高。

4、本发明提出的基于随机指标量的电能质量短期趋势性预测方法，能够根据监测周期级别的不同对不同级别的电能质量趋势性变化进行独立性预测，可靠性高。附图说明

图1是基于随机指标量的电能质量指标短期趋势性预测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明提供了一种基于随机指标量的电能质量指标短期趋势性预测方法，随机指标量法是根据统计学的原理，通过计算某电能质量指标在一个特定的周期内出现过的最高值、最低值及最后一个计算周期的算术平均值及这三者之间的比例关系，来计算最后一个计算周期的原始随机值RSV_n0，然后根据平滑移动平均线的方法来求解V_k、V_d与V_j，对电能质量短期趋势做出预警判断。

本发明提供的电能质量指标短期趋势性预测方法包括以下步骤：

步骤1：确定电能质量指标；

步骤2：计算电能质量指标乖离值；

步骤3：对电能质量指标短期趋势性进行预测。

所述步骤1中的电能质量指标包括供电电压偏差、频率偏差、电压波动、短时间闪变值、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率、各次谐波电流含有率和三相电压不平衡度。

所述供电电压偏差的计算周期不低于0.2s；所述频率偏差的计算周期不低于1s；所述电压波动、短时间闪变值和三相电压不平衡度的计算周期均不低于1min；所述电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率和各次谐波电流含有率的计算周期均不低于3s。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：计算所述电能质量指标在任计算周期内的原始随机值RSV_n0；有

${\mathrm{RSV}}_{n0}=100\frac{C_t-L_n}{H_n-L_n}---\left(1\right)$

其中，C_t为电能质量指标在计算周期内的算术平均值，L_n为电能质量指标在计算周期内的最小值，H_n为电能质量指标在计算周期内的最大值；

步骤2-2：计算原始随机值RSV_n0在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_k；有

$V_k=S_1{V}_{k_{i0}}+S_2{\mathrm{RSV}}_{n0}---\left(2\right)$

其中，S₁和S₂为计算平滑因子，

为原始随机值RSV_n0在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-3：计算移动平均值V_k在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_d；有

$V_d=S_1{V}_{d_{i0}}+S_2{V}_{k_{i0}}---\left(3\right)$

其中，

为移动平均值V_k在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-4：计算电能质量指标乖离值V_j；有

V_j＝3V_d-2V_k  （4）。

所述步骤3中，通过对电能质量指标短期趋势性划分等级，实现对电能质量指标短期趋势性预测；

电能质量指标短期趋势性划分为以下四个等级：

E)Ⅰ级：电能质量指标乖离值V_j∈(0,20)，电能质量为高安全区；

F)Ⅱ级：电能质量指标乖离值V_j∈(20,50)，电能质量为安全区；

G)Ⅲ级：电能质量指标乖离值V_j∈(50,80)，电能质量为危险区；

H)Ⅳ级：电能质量指标乖离值V_j∈(80,100)，电能质量为高危险区。

当V_j指标曲线向上穿过V_k指标曲线后，则电能质量指标存在变坏的可能；当V_j指标曲线继续向上穿过V_d指标曲线后，则电能质量指标短期变坏的趋势确定，需尽快做出应对措施。

当V_j指标曲线向下运行穿过V_d指标曲线后，则电能质量指标存在变好的可能，V_d指标曲线向下运行且V_k指标曲线也向下运行时，该电能质量指标短期变好的趋势确定。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种电能质量指标短期趋势性预测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定电能质量指标；

步骤2：计算电能质量指标乖离值；

步骤3：对电能质量指标短期趋势性进行预测。

2.根据权利要求1所述的电能质量指标短期趋势性预测方法，其特征在于：所述步骤1中的电能质量指标包括供电电压偏差、频率偏差、电压波动、短时间闪变值、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率、各次谐波电流含有率和三相电压不平衡度。

3.根据权利要求2所述的电能质量指标短期趋势性预测方法，其特征在于：所述供电电压偏差的计算周期不低于0.2s；所述频率偏差的计算周期不低于1s；所述电压波动、短时间闪变值和三相电压不平衡度的计算周期均不低于1min；所述电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、各次谐波电压含有率和各次谐波电流含有率的计算周期均不低于3s。

4.根据权利要求1所述的电能质量指标短期趋势性预测方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：计算所述电能质量指标在任计算周期内的原始随机值RSV_n0；有

${\mathrm{RSV}}_{n0}=100\frac{C_t-L_n}{H_n-L_n}---\left(1\right)$

其中，C_t为电能质量指标在计算周期内的算术平均值，L_n为电能质量指标在计算周期内的最小值，H_n为电能质量指标在计算周期内的最大值；

步骤2-2：计算原始随机值RSV_n0在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_k；有

$V_k=S_1{V}_{k_{i0}}+S_2{\mathrm{RSV}}_{n0}---\left(2\right)$

其中，S₁和S₂为计算平滑因子，

为原始随机值RSV_n0在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-3：计算移动平均值V_k在计算周期内经过平滑处理的移动平均值V_d；有

$V_d=S_1{V}_{d_{i0}}+S_2{V}_{k_{i0}}---\left(3\right)$

其中，

为移动平均值V_k在首个计算周期内经过平滑处理的移动平均值；

步骤2-4：计算电能质量指标乖离值V_j；有

V_j＝3V_d-2V_k   （4）。

5.根据权利要求4所述的电能质量指标短期趋势性预测方法，其特征在于：所述步骤3中，通过对电能质量指标短期趋势性划分等级，实现对电能质量指标短期趋势性预测；

电能质量指标短期趋势性划分为以下四个等级：

A)Ⅰ级：电能质量指标乖离值V_j∈(0,20)，电能质量为高安全区；

B)Ⅱ级：电能质量指标乖离值V_j∈(20,50)，电能质量为安全区；

C)Ⅲ级：电能质量指标乖离值V_j∈(50,80)，电能质量为危险区；

D)Ⅳ级：电能质量指标乖离值V_j∈(80,100)，电能质量为高危险区。