电能质量评估与供电可靠性

电能质量评估与供电可靠性第1页，课件共28页，创作于2023年2月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。

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％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）可靠经济优质第2页，课件共28页，创作于2023年2月

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第3页，课件共28页，创作于2023年2月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。第4页，课件共28页，创作于2023年2月

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)

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。电能质量国家标准与评估工作第5页，课件共28页，创作于2023年2月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。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。第6页，课件共28页，创作于2023年2月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－－频率偏差第7页，课件共28页，创作于2023年2月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。第8页，课件共28页，创作于2023年2月关于供电质量的一种定义第9页，课件共28页，创作于2023年2月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.

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．

第10页，课件共28页，创作于2023年2月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。第11页，课件共28页，创作于2023年2月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).第12页，课件共28页，创作于2023年2月供电中断与供电可靠性见P80表３－７和３－８，一般城市或地区：99.96%---3.5h;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供电可靠率：99.97%---49min.第13页，课件共28页，创作于2023年2月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999.9%生活居住

9h4个999.99%工厂

59min5个999.999%医院、机场

5min6个999.9999%银行

32s9个999.9999999%联网市场

30ms99.91%8h第14页，课件共28页，创作于2023年2月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%第15页，课件共28页，创作于2023年2月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．电能质量与供电可靠性之间既有联系又有区别。第16页，课件共28页，创作于2023年2月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。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）。第17页，课件共28页，创作于2023年2月

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

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”？ReliabilityisintegraltoAvailability,Maintainability,Quality,andSystemSafety.(可靠性包括可用性，可维护性、质量和系统安全）IEEETrans.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?第18页，课件共28页，创作于2023年2月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：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）的用户数；为被评价对象区域内供应电力的总用户数。

第19页，课件共28页，创作于2023年2月

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、测量精度和快速的数据处理能力满足或部分满足以上的要求。第20页，课件共28页，创作于2023年2月

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：第21页，课件共28页，创作于2023年2月

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。电能质量评估方法

第22页，课件共28页，创作于2023年2月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。第23页，课件共28页，创作于2023年2月（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。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。

第24页，课件共28页，创作于2023年2月

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