电能质量评估与供电可靠性精选文档.ppt

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1、电能质量评估与供电可靠性本讲稿第一页，共二十八页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保证可靠地连续供电-供电可靠性指标供电可靠性指标：1)定性分类：按对可靠性的要求将负荷分为三级；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。定量考核：开展可靠性概率统计计算考核。保证系统的经济运行保证系统的经济运行-发输两个重要环节的考核指标：发输两个重要环节的考核指标：1)煤耗率煤耗率 (g/kWh)2)线损率（网损率）线损率（网损率）(电力网络电能损耗电力网络供应电能量电力网络电能损耗电力网络供应电能量)保证良好的电能质量保证良好的电能质量-国家电能

2、质量标准和行业规定国家电能质量标准和行业规定1)电网规划设计电网规划设计(有功和无功电源的设置，电压等级选择有功和无功电源的设置，电压等级选择)和和 运行方式运行方式(结线方式和接地方式等结线方式和接地方式等)调配中的综合保证调配中的综合保证2)电能质量的六项指标（评估考核办法很不健全）电能质量的六项指标（评估考核办法很不健全）可靠经济优质本讲稿第二页，共二十八页 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。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

3、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。电能质量评估的意义电能质量评估的意义本讲稿第三页，共二十八页电能质量评估的目的和作用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

4、用户抗扰能力调查的驱动力。本讲稿第四页，共二十八页 1.供电电压允许偏差供电电压允许偏差(GB12325-90)2.电压波动和闪变电压波动和闪变(GB12326-2000)3.公用电网谐波公用电网谐波(GB/T14549-93)4.三相电压允许不平衡度三相电压允许不平衡度(GB/T15543-1995)5.电力系统频率允许偏差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暂时过电压和瞬态过电压(GB/T18481-2001)存在的问题：存在的问题：1 1）质量体系不健全，可操作性差，测量方法及其检测条件没）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

5、化，工程应用还有距离等。有标准化，工程应用还有距离等。2 2）国内所进行的电能质量评估项目还很少，）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。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。电能质量国家标准电能质量国家标准与评估工作与评估工作本讲稿第五页，共二十八页 电能质量评估的指标体系电能质量评估的指标体系 国家标准国家标准中所确立的各项电能质量的指标反映的是电中所确立的各项电能质量的指标反映的

6、是电能质量问题严重程度，从某种意义上说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只能作为电能质量的技术指标或计划指标，而非评估指标技术指标或计划指标，而非评估指标。科学的评估指标体系至少应满足以下要求：能反映干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

7、一方面要加强电能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。作为质量评估的指标。本讲稿第六页，共二十八页我国现有的各项电能质量指标内容我国现有的各项电能质量指标内容：1.供电电压偏差供电电压偏差 电压偏差电压偏差 2.电压波动和闪变电压波动和闪变 电压变动值电压变动值、电压

8、变动频度电压变动频度、短时间闪变值短时间闪变值、长时间闪变值长时间闪变值 3.电网谐波电网谐波 电压谐波含有率电压谐波含有率、电流谐波含有率电流谐波含有率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率 4.三相不平衡度三相不平衡度电压不平衡度电压不平衡度、电流不平衡度电流不平衡度 5.频率偏差频率偏差频率偏差频率偏差本讲稿第七页，共二十八页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

9、力。三者存在着紧密的依存和制约关系，缺一不可。本讲稿第八页，共二十八页关于供电质量的一种定义本讲稿第九页，共二十八页以往对电能质量和供电可靠性关系的认识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。常常用性等同看待。常常用供电质量供电质量一言而盖之。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量几乎

10、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。几乎不存在。传统负荷只在供电电压中断时才不能正常传统负荷只在供电电压中断时才不能正常工作工作.在满足稳态电压和频率偏差的条件下，供电水平如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何，通常利用供电可靠率来表征即可满足要求 本讲稿第十页，共二十八页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），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：它由两部分组成：1）预安排供电中断（含

11、限电）；）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）。）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（如供电可靠率要指标（如供电可靠率RS-1等）和参考指标两大类。等）和参考指标两大类。本讲稿第十一页，共二十八页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时间电压中断（一般只考虑持续时间为5min，个别国家规定为，个

12、别国家规定为min).本讲稿第十二页，共二十八页供电中断与供电可靠性见见P80表和，表和，一般城市或地区：一般城市或地区：99.96%-3.5h;重要城市，中心地区：重要城市，中心地区：99.99%-53min2002年北京供电可靠性指标完成情况年北京供电可靠性指标完成情况供电可靠率：供电可靠率：99.97%-49min.本讲稿第十三页，共二十八页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 累计年停电时间3个9 99.9%生活居住 9h4个9 99.99%工厂 59min5个9 99.999%医院、机场 5min6个9 99.9999%银行 32s9个999

13、.9999999%联网市场 30ms99.91%8h本讲稿第十四页，共二十八页国家电网公司十五规划及2001年工作重点指出（见):供电质量供电质量电网频率合格率不低于电网频率合格率不低于99.9%供电电压合格率供电电压合格率97.8%城市供电可靠率城市供电可靠率99.892%城市居民客户端电压合格率不低于城市居民客户端电压合格率不低于95.5%农村供电可靠率农村供电可靠率99%农村居民客户端电压合格率不低于农村居民客户端电压合格率不低于90%统计评价遵循统计评价遵循供电系统用户供电可靠性统计评价规程供电系统用户供电可靠性统计评价规程中中RS1指标，承诺指标，承诺2001年优质服务年供电可靠率目

14、标为年优质服务年供电可靠率目标为99.89%本讲稿第十五页，共二十八页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电力用户的生产过程保持连续正常工作而不会因受保持连续正常工作而不会因受到干扰而终止为准则到干扰而终止为准则因此，供电可靠性包含着许因此，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多相关内容，需要提供包含电能质量这一重要组成部分

15、在内的广泛意义上的可靠性评价报告部分在内的广泛意义上的可靠性评价报告电能质量与供电可靠性之间既有联系又有区别。电能质量与供电可靠性之间既有联系又有区别。本讲稿第十六页，共二十八页电能质量与可靠性的关系设设备备敏敏感感度度不不同同。本本微微不不足足道道的的电电压压扰扰动动或或特特性性变变化化可可能能影影响响到到控控制制系系统统，导导致致掉掉闸闸或或误误动动作作。这这些些敏敏感感设设备备相相互互连连接接在在一一起起，连连接接在在一一个个大大的的电电网网络络中中，或或一一系系列列自自动动化化过过程程中中，这这就就意意味味着着，整整个个系系统统与与最最敏敏感感设设备备有有相相同同的的敏敏感感度度了了。

16、由由此此将将负负荷荷分分为为三三类类：普普通通负负荷荷；敏敏感感负荷；重要（要求严格的）负荷。负荷；重要（要求严格的）负荷。市市场场竞竞争争环环境境。突突出出了了优优质质电电能能的的问问题题。电电力力成成为为产产品品和和商商品品后后，用用户户逐逐渐渐成成为为上上帝帝。用用户户通通过过买买卖卖电电力力得得到到的的电电力，其中任何干扰都不能不计算在内了。力，其中任何干扰都不能不计算在内了。认认识识的的提提高高。供供用用双双方方的的相相互互影影响响越越来来越越紧紧密密。对对于于电电力力系系统统中中时时常常出出现现的的各各种种电电力力干干扰扰现现象象通通过过实实时时监监测测和和分分析析，正正在在不不断

17、断深深入入认认识识。电电力力供供应应可可靠靠与与否否，已已经经含含盖盖了了许许多多内容（例如，不易觉察的电压暂降现象等）。内容（例如，不易觉察的电压暂降现象等）。本讲稿第十七页，共二十八页 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 合格质量电压暂降短时间中断因此，需要补充和修正传统可靠性的定义和指标体系“连续供电”等于用户“连续用电”？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 Tr

18、ans.Reliability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。可靠性等于连续性?本讲稿第十八页，共二十八页 关于电压凹陷与短时间间断指标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

19、短时间间断的评估中，给出了的评估指标原理引入对电压凹陷与短时间间断的评估中，给出了类似于类似于 SARFISARFI（系统平均断电频率系统平均断电频率）指标，）指标，即系统平均有效值变即系统平均有效值变动频率指标（动频率指标（SARFIxSARFIx）。）。SARFIxSARFIx是指在监测期内对评估对象内的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：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：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（

20、电压骤升）或小于x（电压凹陷）的用户数；为被评价对象区域内供应电力的总用户数。本讲稿第十九页，共二十八页 电能质量的评估以测量数据为基础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

21、数据处理能力满足或部分满足以上的要求。本讲稿第二十页，共二十八页 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：本讲稿第二十一页，共二十八页 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

22、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。电能质量评估方法电能质量评估方法 本讲稿第二十二页，共二十八页按照上述的评估范畴可将其分为三类：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

23、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。本讲稿第二十三页，共二十八页（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

24、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。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。本讲稿第二十四页，共二十八页 一个电网中各项电能质量问题往往同时存在，并不单一。不同电能质

25、量问题对不同设备均有不同的影响，特别是当多个电能质量问题共同存在时，不同的组合对设备的影响是十分复杂的问题，这使得电能质量的综合评估难以总结出一种准确、有效的方法。然而当对供电部门电能质量考核、评价用户对供电质量满意度和给电能合理定价、以及保证电网的安全稳定经济优质运行，电能质量的综合评估是十分必要。对电能质量的综合评估是以各项的评估为基础的。但它也不是将六项的评估结果简单的综合。这里提出了以下两个电能质量综合评估指标及它们的评估加权算法。这两个指标是：用电电能质量指标和电网电能质量指标。它们的计算式如下：电能质量的综合评估电能质量的综合评估 本讲稿第二十五页，共二十八页用电电能质量指标：电网

26、电能质量指标：按质量问题对用户负荷的危害程度来制定，它与负荷的特点及其所占供电容量的比重有关。因此 是一个相对指标，它考虑到了负荷的特性，在一定程度上反映了全体用户对电能质量的满意度。是各质量问题的权重，它是 的函数，其值大小与各质量问题的质量级别值有关。是一个绝对指标，反映电网PCC处电能质量的实际严重程度。电能质量的综合评估电能质量的综合评估本讲稿第二十六页，共二十八页 一般的说，针对某一具体评估对象，都存在 “技术指标体系+评估方法=评估体系”。对电能质量评估对象而言，本文所研究的评估内容有六项。而每项的评价指标、方法又各异。因此应该先对各项电能质量问题分别建立评估子体系，各子体系有自己的指标和评估方法且彼此之间相对独立。同时还应该建立综合评估子体系，根据各项质量问题评估的结论，再运用综合评估的指标和方法，作综合评估。按照这一思想所建立的电能质量综合评估体系模型如下页图：电能质量的评估体系模型电能质量的评估体系模型本讲稿第二十七页，共二十八页电能质量的评估体系模型电能质量的评估体系模型本讲稿第二十八页，共二十八页