对电能质量引起供电可靠性问题的思考

( SA IDI)
SA I DI =
用户年停电持续时间总和 总用户数
UiN i
=
( 3)
Ni
式中: U i 为年停电时间; N i 同式( 1) 。
4) 用户年平均停电持续时间指标( CA I DI )
CA I DI
=
用户年停电持续时间总和 用户总停电次数
UiN i
=
( 4)
iN i
式中: i 、N i 、U i 同式( 1) 和式( 3) 。 5) 平均供电可靠率指标( A SA I ) 用户年总供电小时数 A SA I = 用户要求年供电总小时数
供电可靠性反映配电系统在某一定时期内对 用户的连续供电能力。长期以来, 供电公司一直 将持续电压间断( 一般只考虑持续时间 5 m in 以 上的电压间断) 作为评价供电可靠性的指标, 并以 小时作为停电时间的计量单位。
对于只有长时间停电才受影响的传统负荷来 说, 这种供电可靠性指标无疑能满足他们的需要。 但近年来, 随着经济的发展, 精密仪器和电子设备 得到了广泛应用, 这些设备对电压变化很敏感, 短 时的供电中断或电压有效值下降, 往往会造成设 备不正常运行, 发生停机等事故, 产生重大经济损 失。因此在现代经济社会和电力负荷环境下, 这 种传统供电可靠性指标已不能完全满足时代的要 求, 必须重新认识供电可靠性。
的比值, 一般统计时间为 1 年, 平年为 8 760 h, 闰 年为 8 784 h。若不计外部影响时, 则记为 RS- 2; 若不计系统电源不足限电时, 则记为 RS- 3。
4) 用户平均故 障停电次 数( A FT C ) 。表示 供电用户在统计期间内的平均故障停电次数。
依据上述分析可见, 供电可靠性传统指标是以 供电系统对用户停电时间( 以小时为计量单位) 和 次数的多少为统计评价标准的, 并且我国现行 供
第 26 卷第 1 期 2009 年 2 月
供用电
65
对电能质量引起供电可靠性问题的思考
何维国1 , 张丽莹2 ( 1. 上海市电力公司技术与发展中心, 上海 200025;
2. 上海久隆电力科技有限公司, 上海 200025)
摘 要: 暂态电能质量问题会对用户设备的正常 工作产生影响, 有必要从 用户角度 来理解引起 的供电可 靠性 问题。介绍了国内外传统的可靠性指标和量化暂态电能 质量事件的 SAR FI 指标, 提出了 将暂态电 能质量 事 件, 特别是电压暂降和短时中断的影响纳入可靠 性指标和评估中值得展开研究的几个方向。 关键词: 供电可靠性; 暂态电能质量; 电压暂降; 短时中断 中图分类号: T M 732 文献标识码: B 文章编号: 1006- 6357( 2009) 01- 0065- 04
N i 8 760- UiN i
=
( 5)
N i 8 760
式中: 8 760 为一年的小时数。 1. 2 我国的指标
我国现执行的 供电系统用户供电可靠性评
价规程 中, 主要有以下供电可靠性指标。 1) 用户平均停电时间( A I H C- 1) 。表示供
电用户在统计期间内的平均停电小时数。若不计
外部影响时, 则记为 A I H C- 2; 若不计系统电源 不足限电时, 则记作 A I H C- 3。
2) 用户平均停电次数( A I T C- 1) 。表示供 电用户在统计期间内的平均停电次数。若不计外 部影响时, 则记为 A I H C- 2; 若不计系统电源不 足限电时, 则记为 A IH C- 3。
3) 供电可靠率( RS- 1) 。表示在统计期间内, 对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数
2 暂态电能质量影响下的可靠性与系统 平均有效值波动频率指标( SARFI )
2. 1 暂态电能质量问题 随着现代电力负荷对电能质量问题的敏感性
提高以及敏感设备比重的增加, 暂态电能质量问 题已经影响到用户的连续正常用电, 尤其是电压 暂降和短时电压中断, 即使是仅持续几个周期, 都 将影响敏感设备( 如芯片测试仪、PL C、精密机械 加工机床) 的正常工作, 造成巨大的经济损失。有 资料表明, 在欧美等国家, 一次电压暂降造成的经 济损失至少在数百万美元以上。电压暂降对一些 敏感设备的影响如表 1 所示[ 1] 。
直流电机
电压低 于 电机
80%
,
直
流
被跳闸
调速电机
电压低 于 70% 、持 续 被 跳 闸 而 退 出 运 时间超过 6 个周期 行
调速电机( 精细加工)
电压低 于 90% 、持 续 被 跳 闸 而 退 出 运 时间超过 3 个周期 行
交流接触器
电压低 于 更高
70%
、甚
至
会脱扣
计算机
电压低 于 60% 、持 续 工 作 将受 到影 响, 时间超过 4 个周期 如数据丢失
由于在现代电力系统和电网负荷条件下, 暂 态电能质量问题, 特别是电压暂降和短时中断引 起的问题越来越突出, 在工业发达国家, 研究者提 出在计算敏感负荷所在系统的可靠性时, 应将暂 态电能质量问题的影响计入在内, 因为可靠性应 按用户对供电 感受到 了停电影响来加以考虑。
根据 IEEE 标准, 用户侧电压低于 10% 额定 电压就被视为停电。实际中, 有时虽然没有停电, 因暂态电能质量问题, 用户实际使用不上符合其 要求的电能, 就应看作电能质量不合格, 因为此时 就有可能引起用户侧电压间断。而按传统供电可 靠性指标的定义, 因暂态电能质量问题造成用户 不能连续性使用电力进行生产的情况并未纳入评 估体系, 蒙受 损失的 用户必 然质疑 目前评 估的 99. 9% 或 99. 99% 的供电可靠率指标及其定义是 否可信。
由此可见, 在现代经济社会和电力负荷条件 下, 暂态电能质量问题越来越突出, 对传统意义上 的供电可靠性带来了新的挑战, 供电可靠性已经不 能仅仅用发生在配电系统中的持续故障事件的频 率和停运时间来表征, 在开放电力市场按质论价的 环境下, 应从用户角度来理解供电可靠性问题, 把 电力系统的暂态电能质量问题, 特别是电压暂降和 短时中断的评估纳入到可靠性研究的领域中来。
1 供电可靠性的传统指标
1. 1 IEEE 指标
IEEE 1366 配 电网 可靠 性指 标导 则 标准
中, 对供电可靠性采用以下指标衡量。
1) 供电系统年平均停电频率指标( S A I FI )
SA I FI =
用户年停电总次数 用户总数
iN i
=
( 1)
Ni
式中: i 为故障率; N i 为负荷点 i 的用户数。
电系统用户供电可靠性评价规程 中, 停电时间以 小时为计量单位。还明确规定自动重合闸重合成 功或备用电源自动投入成功, 不应视为对用户停电。
IEEE 1366 配电网可靠性指标导则 中的主 要指标 也只 是长 时间停 电 ( Sustained Int err uptions) 指标, 尤其是持续时间超过 5 min 的停电。 按此定义计算, 我国某些电网现已实现了可靠率 99 9% 或 99. 99% , 国外的城市供电可靠率现已 达到 99. 999% 。针对传统电力系统和传统电力 负荷, 这种供电可靠性的传统指标体系是能够满 足当时社会的需要。
2. 3 SARFI 鉴于暂态电能质量问题对敏感负荷的影响,
目前已有学者研究暂 态电能质量事 件的统计指 标。1998 年, 文献[ 3] 提出类似平均停电频率指 标 SA IFI 的系 统平均有效 值波动频 率指标
SA RFI [ System A ver ag e RM S ( variation ) F requency Index volt age] 来统计暂态电能质量事件。 SA RFI 指标具体又分两种: SA RFI x 是针对某一 限值电压 x ( % ) 的统计 指标; SA RFI cur ve 是针 对某类敏感设备的容限曲线的统计指标。
2) 用户年平均停电频率指标( CA I FI )
CA I FI =
用户年停电总次数 受停电影响的年总用户数
( 2)
受停电影响的年总用户数的统计按受断电影
响的用户一年内不管其被停电的次数有多少, 每
66
供用电
2009 年第 1 期
户只按一次计算。 3) 供 电 系 统 年 平 均 停 电 持 续 时 间 指 标
2009 年第 1 期
供用电
67
虽然暂态电能质量问题持续的时间很短, 但 其危害性仍然很大, 因为: 与长时间电压中断相 比, 电压暂降和短时间电压中断等电能质量问题 发生的频率更高; 因电压暂降和短时间电压中 断造成的损失可能大于计划停电造成的损失; 远距 离 的故 障也 可 能会 引 起敏 感 负荷 点 电压 暂降。 2. 2 对供电可靠性新的认识
表 1 电压暂降对一些敏感设备的影响
设备名称
电压暂降程度
某公司芯片测试仪 电压低于 85% 。
造成的影响
芯 片被 毁, 测 试 仪 停 止工 作, 其 内 部 电子电路主板故障
源自文库
可编程控制器
电压低于 81%
PLC 停止工作
电压低 于 90% 、持 续 一 些 I/ O 设 备 被
几个周期
切除
精密机械工具 电压门 低于 90% 、持 ( 由机器人控制对金属 续时间 超过 2 ~ 3 个 被跳闸 部件进行钻、切割等) 周期
Abstract: T he problem of transient electric power quality co uld cause abnormal operation of customer s equipments, so it is neccessary to understand power supply reliability in view o f customers. T he paper introduces the traditional reliability indices adopted home and abroad, and SA RF I index which quantifies the transient po wer quality incidents. T he paper also sugg ests that the transient pow er quality incidents, specially the incidents o f voltage sag and instantaneous interruption should be bring into the reliability index and quality evaluation system. Key words: pow er supply r eliability ; tr ansient pow er quality ; v olt age sag; instantaneous interr uptio n
供电可靠性应基于用户直接感受到的电能质 量, 而不是按供电企业传统的标准来评价。即使没 有长时间停电, 但因电能质量不良而致使用户设备 停机或出错的情况, 仍应看作电能质量不合格。在 实际中, 由电压暂降和短时间中断引起的用户投诉
占整个电能质量问题的相当大部分。所以, 为全面 地评估供电质量, 有必要在可靠性指标计算中, 将 电压暂降和短时间中断的影响加以反映。
Consideration of the Problem of Power Supply Reliabil ity Influenced by Electric Power Quality
H E W eig uo 1 , ZH A N G L iy ing 2 ( 1. T echno log y & Development Center of SM EP C, Shang ha i 200025, Shang hai China; 2. Shang ha i Jiulong Electric Science & T echno lo gy Co . L td. , Shanghai 200025, Shanghai China)
2. 3. 1 SARFIx SA RFIx 是统计电压有效值偏移超出限值
电压 x ( % ) 的概率, 反映了在指定监测时间段内, 指定区域内每个被服务用户所发生的暂态电能质 量事件的平均次数。