四电能质量评估与供电可靠性

国家电网公司十五规划及2001年工作重点 指出（见):
供电质量
电网频率合格率不低于99.9% 供电电压合格率97.8% 城市供电可靠率99.892% 城市居民客户端电压合格率不低于95.5% 农村供电可靠率99% 农村居民客户端电压合格率不低于90% 统计评价遵循《供电系统用户供电可靠性统计评价规 程》中RS1指标，承诺2001年优质服务年供电可靠率 目标为99.89%
电能质量与供电可靠性的关系
供电系统电能质量（供电质量）的三要素： 电压、频率、连续供电。 合格电能质量是以上三要素的交集。即除了同 时满足对电压质量（包括电压波形质量）和频 率质量的要求外，还有很重要的一项，是利用 可靠性指标来衡量连续供电的能力。 三者存在着紧密的依存和制约关系，缺一不可。
关于供电质量的一种定义
我国现有的各项电能质量指标内容：
1.供电电压偏差 －－电压偏差 2.电压波动和闪变 －－电压变动值、电压变动频度、
短时间闪变值、长时间闪变值 3.电网谐波 －－电压谐波含有率、电流谐波含有率、
电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率 4.三相不平衡度－－电压不平衡度、电流不平衡度 5.频率偏差－－频率偏差
存在的问题：1）质量体系不健全，可操作性差，测量方法及其检测 条件没有标准化，工程应用还有距离等。2）国内所进行的电能质量评估 项目还很少，相对于经济和社会的迅速发展非常滞后。因此，电能质量 标准与评估的研究和实践、理论与实际相结合的研究工作需要有组织的 大力开展起来。
电能质量评估的指标体系
国家标准中所确立的各项电能质量的指标反映的是 电能质量问题严重程度，从某种意义上说只能作为电能 质量的技术指标或计划指标，而非评估指标。
供电中断与供电可靠性
传统意义上的供电可靠性仅限于计及长 时间电压中断（一般只考虑持续时间为 5min，个别国家规定为１min).
供电中断与供电可靠性
见P80表３ห้องสมุดไป่ตู้７和３－８， 一般城市或地区：99.96%---3.5h; 重要城市，中心地区：99.99%---53min
2002年北京供电可靠性指标完成情况 供电可靠率：99.97%---49min.
电能质量监测仪一般要求采样速率足够高，能够记录稳 态及瞬变的电压电流波形，测量精度要高，并能对所测得 的数据作必要的数据处理和计算。对各单项电能质量的测 量条件和数据处理方法，也要符合国标的规定。
现今开发出的基于DSP 处理器的监测仪能对大多数电 能质量问题作综合监测，并且以其高采样速率、测量精度 和快速的数据处理能力满足或部分满足以上的要求。
对电力系统运行三点基本要求的考核指标
保证可靠地连续供电---供电可靠性指标 ：
1) 定性分类：按对可靠性的要求将负荷分为三级； 2) 定量考核：开展可靠性概率统计计算考核。
可靠
保证系统的经济运行---发输两个重要环节的考核指标： 1) 煤耗率 (g/kW·h) 2) 线损率（网损率）
(电力网络电能损耗／电力网络供应电能量) ×１００％
供电可靠性指标之一：
供电可用率(可靠率）-------RS-1
“9s” 可靠性指标 适应场合
3个9 99.9%
生活居住
4个9 99.99%
工厂
5个9 99.999% 医院、机场
6个9 99.9999% 银行
9个9 99.9999999% 联网市场
99.91%
8h
累计年停电时间
9h 59min 5min 32s 30ms
经济
保证良好的电能质量---国家电能质量标准和行业规定
1) 电网规划设计(有功和无功电源的设置，电压等级选择)和 运行方式 (结线方式和接地方式等)调配中的综合保证
2) 电能质量的六项指标（评估考核办法很不健全）
优质
电能质量评估的意义
近十年来，国内外由于电能质量引发的事故和问题呈 上升趋势，因电能质量问题危害电网的安全稳定运行和造 成的经济损失也在不断增加，对电能质量的管理和对电力 污染的治理工作势在必行。
Ⅱ 考虑电压暂降的配电系统可靠性评估指标
2.对配电系统可靠性指标补充和修正的必要性
➢ “连续供电”等于用户“连续用
➢ 电可”靠性？等于连续性?
合格质量
电压暂降
▪ 配电系统可靠性是指供电点到 用户的整个配电系统按可接受 的质量标准和期望数量满足用 户电力及电能量需求能力的度 量。
短时间中断
▪ Reliability is integral to Availability, Maintainability, Quality, and System Safety. (可靠性包括可用性，可维护性、 质量和系统安全）IEEE Trans. Reliability
市场竞争环境。突出了优质电能的问题。电力成为产 品和商品后，用户逐渐成为上帝。用户通过买卖电力 得到的电力，其中任何干扰都不能不计算在内了。
认识的提高。供用双方的相互影响越来越紧密。对于 电力系统中时常出现的各种电力干扰现象通过实时监 测和分析，正在不断深入认识。电力供应可靠与否， 已经含盖了许多内容（例如，不易觉察的电压暂降现 象等）。
在满足稳态电压和频率偏差的条件下，供电水平如 何，通常利用供电可靠率来表征即可满足要求．
供电中断与供电可靠性
供电中断通常指长时间电力中断（或持续中 断），它由两部分组成： 1）预安排供电中断（含限电）； 2）故障供电中断（其偶然突发性，影响和危害 严重）。 供电可靠性是指，供电系统持续供电的能力． 供电可靠性用一系列具体指标来衡量。一般分 为主要指标（如供电可靠率RS-1等）和参考 指标两大类。
最后将实测或随机预估而得到的电压凹陷和短时间间断 发生次数进行统计，与各类敏感性负荷的敏感度曲线（如 美国信息工业协会制定的ITIC曲线）相结合。统计出评估 对象范围内受影响的总户次数，可以求出SARFIX等指标来。
现代电力系统中传统可靠性指标存在的不足
以往在供电中断的程度（时间长短）与起因等方 面与用户实际受电情况分开考虑．
专家们认为，电力供应可靠与否应当以电力系统 和电力用户的生产过程保持连续正常工作而不会 因受到干扰而终止为准则．因此，供电可靠性包 含着许多相关内容，需要提供包含电能质量这一 重要组成部分在内的广泛意义上的可靠性评价报 告．
（3）对于电压凹陷与短时间间断的评估方法，现在的研究 中多借以经典的可靠性评估方法对它作评估。但与可靠性 问题不同的是，电压长时间间断会给所有负荷造成影响， 而电压凹陷与短时间间断只会给敏感负荷产生影响。因此， 在评估这类问题时要与用户的敏感度相结合。
确定某点电压凹陷和短时间间断发生时它们的几个特征 量，是通过选择电力系统的部分站点进行长期电能质量实 地监测或对系统进行随机预估的方法。相比而言，前者更 加准确，但受到所需费用高和监测周期长的限制。而随机 预估会很好地解决这两个问题。
随着市场经济的进一步深化，在电力市场运行机制下， 用户可以作为独立的实体选择不同的电能供应商，并参与 价格控制。各供电部门为了保持市场占有率，争取更多的 用户资源，就必须向用户提供所需的高品质电能，提高对 用户的服务水平。
如何对电能质量作出科学的评价，提供可操作的和有实 际作用的技术经济评估结果，这一艰难的课题已经摆在我 们面前。
科学的评估指标体系至少应满足以下要求：能反映干 扰源的位置；电能计费系统应能考虑电能质量因素；指 标应能随着电能质量恶化的加剧而单调变化；能作为明 确各方责任的科学依据；指标应实用且准确。现有的技 术指标体系不能满足上述要求。因此在现阶段一方面要 加强电能质量对敏感负荷和电气设备技术经济性影响的 研究，建立一套科学、完整的指标体系；一方面在当前 的评估实践中也可暂用国标中的技术指标和实际中一些 比较常用的指标作为质量评估的指标。
SARFx I
Ni NT
式中， x为规定电压阈值，可能的取值为：140，120，110，90，80，70，50和10（％）；
为由于第 i 次测量事件中承受电压偏差大于等于x（电压骤升）或小于x（电压凹陷）
的N用i户数；
为被评价对象区域内供应电力的总用户数。
NT
电能质量的评估以测量数据为基础
电能质量的实时评估多是以测量数据为基础，对其计 算和统计分析而得出评估结论的。电能质量监测是评估数 据的直接来源，是质量评估中的重要前提。
电能质量国家标准与评估工作
1.《供电电压允许偏差》 (GB12325-90) 2. 《电压波动和闪变》 (GB12326-2000) 3. 《公用电网谐波》 (GB/T14549-93) 4. 《三相电压允许不平衡度》 ( GB/T15543-1995) 5. 《电力系统频率允许偏差》 (GB/T15945-1995) 6. 《暂时过电压和瞬态过电压》 ( GB/T18481-2001)
电能质量与供电可靠性之间既有联系又有区别。
电能质量与可靠性的关系
设备敏感度不同。本微不足道的电压扰动或特性变化 可能影响到控制系统，导致掉闸或误动作。这些敏感 设备相互连接在一起，连接在一个大的电网络中，或 一系列自动化过程中，这就意味着，整个系统与最敏 感设备有相同的敏感度了。由此将负荷分为三类：普 通负荷；敏感负荷；重要（要求严格的）负荷。
电能质量评估方法
电能质量评估是针对确定的评估指标，根据监测所获 取的数据及当地负荷类型特点作指标计算和统计分析，或 根据当地电网的结构参数及负荷模型作仿真计算，最后得 出指标值和评估结论。
由于不同负荷受不同质量问题的影响不同，在作评估 时要与当地负荷的敏感度相结合，才能得到比较准确的评 估指标结果。但由于评估指标体系尚不够完善，结合负荷 敏感度的评估操作起来有很大困难。因此在目前的评估实 践中可仅根据前述各项指标作评估分析，暂不考虑负荷抗 扰特性及其所受的影响。
以往对电能质量和供电可靠性关系的认识
可以讲，过去人们习惯性地把电能质量与供电可靠 性等同看待。常常用供电质量一言而盖之。 这是因为传统负荷几乎都是线性的和惯性时间长，如典 型设备有照明、加热和电机等；非线性电力电子装备数 量几乎可以忽略不计。所以，它们对短时电压变动是没 有反映的。况且负荷之间多少是相互隔离的，自动过程 几乎不存在。传统负荷只在供电电压中断时才不能正常 工作.
电能质量评估的目的和作用
（1）是评价某个电网或某个供电点电能质量优劣的主要 方法。 （2）是有效进行电能质量治理的先决条件。 （3）是供用双方制定供电合同及明确电能质量责任的重 要依据。 （4）是为电能商品按质定价提供重要的基本数据。 （5）是推进和实施对干扰发射与敏感用户抗扰能力调查 的驱动力。
构建监测网络是今后电能质量监测的发展趋势，也是建立质量评估体系的硬
件基础。分布在各监测点的监测仪通过监测网将数据传到分析中心数据服务器。 在中心主机上的评估分析软件可对传来的数据作各种分析，直接得出评估的结果， 提高了评估效率。工程界也有人提出了电能质量实时监测的SCADA系统概念，即 在统一数据规约的条件下，利用现有的电力SCADA系统承担电能质量监测和评估 的任务。一个典型的监测网络结构如下图：
按照上述的评估范畴可将其分为三类：
（1） 对于电压偏差和频率偏差这两种质量问题，我们往往 关注偏差值的大小和偏差持续时间。对电压和频率在评估期 间内作连续监测，并对监测的数据简单计算和统计，求出相 应指标即可。
（2） 电压波动和闪变、电压谐波、三相电压不平衡问题都 是由于特殊负荷工作时电流的不规则吸取或注入（谐波）而 引起的电压变化。对这三种质量问题评估的方法，主要有预 测法和实测法。预测法指在电网规划、建设阶段或干扰负荷 接入电网之前通过计算、仿真的方法对可能出现的质量问题 进行评价。实测法指对现有的电网监测并对测得的数据作指 标计算和统计分析，评价三种质量问题在时间空间上的分布 特点和严重程度。
因此，需要补充和修正传统可靠性的定义和指标体系
关于电压凹陷与短时间间断指标
电压凹陷与短时间间断尚未有统一的评估指标，可将 电压凹陷与短时间间断的一些重要特征量，如凹陷幅值、 凹陷与短时间间断的持续时间和发生频次作为评估指标。 有文献将供电可靠性的评估指标原理引入对电压凹陷与短 时间间断的评估中，给出了类似于 SARFI（系统平均断电频 率）指标， 即系统平均有效值变动频率指标（SARFIx）。 SARFIx是指在监测期内对评估对象内的每个用户，经历 短时间有效值变化次数的平均数。其计算式如下：