电能质量体系评价(3)

2019-08-17 13:31

文献[28]提出了一种基于熵权的 AHP 模糊综合评价方法,这种方法克服了传统 AHP 方法计算权值的缺陷,利用熵权对 AHP 方法得出的电能质量各指标权重进行修正,得出综合权重,并结合模糊综合评价方法对电能质量进行评估。

文献[29]将变电站母线作为电能质量综合评估的基本元,构造了区域性的电能质量综合评估体系,提出基于最大熵原理的投影寻踪分析模型 ME-PP 的母线电能质量综合评估方法和基于重要度和特征值的组合赋权法的区域性电能质量综合评估方法。

文献[30]提出了基于人工神经网络和模糊识别理论的电能质量综合评估。通过构建模糊神经网络模型,提高了系统的柔性处理能力和自组织、自学习和自适应能力;由于隶属度概念的引入,模型能识别同一等级电能质量之间的差异,评估结果更加客观、合理。

文献[31]提出了一种综合集成赋权法,该方法利用 Gl 法与熵值法分别确定主观权重与客观权重,不但操作过程很简单,同时也客服了单一赋权的局限性。

另外,基于小波变换、人工神经网络等方法进行综合评估的研究也在不断深入,并取得了不少成果[32-34]。近年来,计算机网络事业迅速发展,六项电能质量国家标准在电力部门广泛实施,对电能质量的管理监督工作也逐步迈入法制化轨道,这对电能质量监测技术的进一步发展起到了极大地推动作用。目前存在三种电能质量监测分析仪:第一种是主要用于测量谐波的手持式便携谐波分析仪,结构功能比较单一,多数不能进行综合测量、分析以及评价。第二种为便携式多功能分析仪,可以分析多数电能质量指标,但是多为定时的专业测量,而不能进行连续监测,因而在历史数据的对比和自动统计分析的功能上不完善。第三种为电能质量远程监测仪,主要用来对公共连接点的电能质量进行持续监测,由

于没有直观明了的测量结果和报警、自动诊断功能,因而统计功能十分有限。此种电能质量的监测过程与管理模式都存在严重的不足之处,不但无判断依据,也存在工作量大、效率低、实时性差、监测指标少等问题。如果要实现电能质量及时有效地测量和分析,就必须大面积的建设网络型电能质量监测与分析系统[35-37]。

6 .电能质量与电力系统运行状态的关系

从系统安全稳定角度出发,电力系统运行状态一般分为六个等级,即正常运行状态、警戒状态、紧急状态、极度紧急状态、崩溃和恢复。运行状态下的电压、电流和频率等电气参数既是运行控制的对象也是电能质量研究的主要内容。电力系统运行状态及电能质量的关系见表 1-1。可以想见,当电力系统在紧急、极度紧急甚至崩溃和恢复的状态过程中,系统自身的安全稳定以及保证局部或部分重要用户的供电是首要的,大部分区域的电能质量是得不到保证的。只有当电力系统在正常运行状态或警戒状态下经过有功和无功调整、控制保护等措施,按可接受的质量和数量向全局用户供电时,电能质量才会成为运行控制的主要目标函数之一,并由此质量才能得以保证。换言之,在正常运行和警戒状态下,电能质量才有评估的普遍意义。

(1) 电能质量评估与相关电力系统规划评估

电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供电的能力的量度,包括充裕度和安全性两个方面。充裕度评估采用线性负荷模型的静态特性,反映在研究时间段内电力系统容量满足负荷电量需求的能力。在系统的实际运行中,容量的充裕度是电能质量的电压偏差、频率偏差以及供电连续性的基本保证。安全性评估需要引入负荷的动态特性,反映在电力系统经受主要元件发生突然短路的动态条件下,系统容量满足负荷需求的程度[38]。在实际运行中,系统的安全性决定了暂态型电能质量的严重程度,以及可能引起的部分用户的长时间电压中断。

长期以来,人们对电能质量的关注只是聚焦在与电力系统充裕度相关的电压偏差、频率偏差和供电连续性上。近几年来,与系统安全性评估紧密相关的暂态

过程质量问题,尤其是电压暂降和短时间中断,也已经成为用户投诉的主要原因。

为了保证现代电能质量水平,除了电力系统可靠性的充裕度和安全性评估以外,还需要对特殊负荷接入系统进行评估,如非线性负荷、不平衡负荷和冲击性负荷的接入系统评估。所有这些评估的结果一般是用来指导电力公司内部规划、

设计和控制运行,以保证其内在质量目标和安全域的,本文将它们统称为与质量相关的电力系统规划评估。

在电力系统的正常和警戒运行状态下,为了监督电力公司对用户实际供给电能的质量水平,还要对电网电能质量实际运行状况进行监测与评估,以判断其是否满足要求限值,为进一步调整控制和治理措施提供依据。这就是本文研究的电力系统运行状态下的电能质量评估。

(2) 电能质量的特征决定了其评估的特殊要求

电能产品和其它产品一样,具有类似的基本特征,如对产品的质量指标可以分级、检测和评估,也可以确定相应的质量标准和实施必要的质量控制手段。但是,电能产品因为其生产、输送和消耗的全过程独具特色,因此,相比其它产品,还具有一些独特的特征,这也引起了在评估质量上的特殊要求:

(1)电力系统的电能质量始终处于动态变化中。随着电网结构的改变和用电负荷的随机变化,为了保证电能的生产与消耗处于动态平衡,在不同公共连接点、 不同时刻,电能质量症状的监测值往往是不同的。评估指标需要反映质量在时间上的流动特性和在空间上的分布特性。

(2)电能的生产、输送和消耗几乎同时完成,消耗的劣质电能是不可更换的,因此质量对设备造成的影响是不可挽回的。并且,诸如对设备使用寿命的影响等危害并不是立即显现的,其影响具有潜在性。在评估电能质量时,既需要反映立即显现的事件,也需要体现潜在的危害和影响性。

(3)电能质量是需要供、用双方共同保证和维护的特殊商品,电能生产、输送

和消费各环节组成了不可分割的统一整体,其间任何设备产生的质量干扰同时也 会在此整体上传播,甚至还有可能被放大。很多情况下消耗电能的用户是造成这些干扰的主要部分。在控制和管理电能质量时,需要明确双方的职责,共同维护。这就要求质量评估需要透明化,评估方法容易被双方接受和理解。

(4)电能质量是多个指标共同作用在一个系统上,其不同的组合结果对电力系统运行的不利影响和电气设备性能的降低,甚至损坏是一个系统问题。加之,电能质量的类型比较多,而且各类型的参量也较多。对众多与质量相关的特征联系起来进行整体描述和评估,就有必要建立一个全面的质量评估体系。

概括而言,电能质量的特殊性决定了我们需要建立一个具有一致性、合理性、 实用性、认同性、透明性、可操作性的电能质量评估体系。

二. 电能质量问题探讨

1 关于大规模集群风电接入电网的电能质量问题

(1)集群风电场电能质量问题分析

1)集群风电频率问题:2011 年风电大规模脱网引起了系统频率越限。当风电穿透率比较大时,大风速扰动也会对系统频率产生较大影响。当风机出力接近满载、系统的运行条件比较恶劣(如电压波动大)时,风电机组很容易在系统扰


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