專利名稱：：一種敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電變量的測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電壓暫降事件對(duì)敏感設(shè)備影響嚴(yán)重程度的評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
：自20世紀(jì)80年代以來(lái)，電能質(zhì)量問(wèn)題逐漸成為人們研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。一方面，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的用電負(fù)荷發(fā)生了重大變化，非線性、沖擊性或不對(duì)稱性負(fù)荷的廣泛使用，造成了大量電能質(zhì)量問(wèn)題；另一方面，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微電子器件與電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)大量采用可編程邏輯控制器(PLC)、調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置(AdjustableSpeedDrives,ASD)和計(jì)算機(jī)(PC)等敏感設(shè)備,他們對(duì)電壓暫降、電壓暫升和短時(shí)中斷等電能質(zhì)量擾動(dòng)非常敏感，往往因這些擾動(dòng)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷或產(chǎn)品報(bào)廢，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。敏感設(shè)備電壓暫降敏感度評(píng)估可以為供電企業(yè)采取有效技術(shù)、管理措施提供決策支持，具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。電壓暫降(VoltageSag)是最嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題之一，引起了人們的重視。IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì))將電壓暫降定義為供電系統(tǒng)中某點(diǎn)的工頻電壓有效值突然下降至額定值的10%90%，并在隨后的IOmsImin的短暫持續(xù)期后恢復(fù)正常。敏感設(shè)備電壓暫降敏感度是敏感設(shè)備的電壓耐受能力與供電質(zhì)量之間的兼容問(wèn)題，一般用電壓暫降引起的敏感設(shè)備故障率描述，具有不確定性，表現(xiàn)在電網(wǎng)產(chǎn)生的電壓暫降的隨機(jī)性和敏感設(shè)備電壓耐受能力的模糊性兩方面。在電壓幅值-持續(xù)時(shí)間平面上，電網(wǎng)發(fā)生的電壓暫降隨機(jī)變化，設(shè)備電壓耐受曲線的具體位置又不確定，評(píng)估電壓暫降引起的設(shè)備故障率有很大難度。特定設(shè)備的電壓耐受能力可由制造商提供，或通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出，但不同或同一設(shè)備在不同狀態(tài)下受相同或不同電壓暫降的影響不同，其時(shí)空變化特性增加了評(píng)估難度?，F(xiàn)有評(píng)估方法包括ITIC或CBEMA曲線標(biāo)準(zhǔn)法、測(cè)量統(tǒng)計(jì)法、概率評(píng)估法等。其中，CBEMA曲線(CBEMAcurve)是由美國(guó)計(jì)算機(jī)和商用設(shè)備制造商協(xié)會(huì)(CBEMA，ComputerandBusinessEquipmentManufacturersAssociation)提出的一組按照電壓擾動(dòng)的大小和持續(xù)時(shí)間來(lái)表示計(jì)算機(jī)的承受能力的曲線。目前已用新開(kāi)發(fā)的ITI曲線(ITIcurve)(ITIC曲線如圖I所示)替代，ITIC為信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會(huì)(InformationTechnologyIndustryCouncil)的簡(jiǎn)稱，其前身即CBEMA。ITI曲線是CBEMA曲線的改進(jìn)版本，原則完全相同但更完善也更接近最新制造水平。ITIC或CBEMA曲線標(biāo)準(zhǔn)法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，ITIC或CBEMA曲線本身的含義是當(dāng)敏感設(shè)備的耐受能力達(dá)到ITic或CBEMA標(biāo)準(zhǔn)曲線的水平時(shí)，能避免一定概率的故障發(fā)生，實(shí)際中，不同種類的設(shè)備或者相同種類不同型號(hào)的設(shè)備受電壓暫降影響程度存在明顯的不確定性，大部分的敏感設(shè)備的耐受能力在未采取特殊措施的情況下是不能達(dá)到ITIC或CBEMA標(biāo)準(zhǔn)曲線的水平。測(cè)量統(tǒng)計(jì)法的原理簡(jiǎn)單，結(jié)果可靠，但是實(shí)現(xiàn)難度較大。而概率評(píng)估法把設(shè)備故障當(dāng)作隨機(jī)事件，能定量評(píng)估和預(yù)測(cè)設(shè)備故障率，但設(shè)備是否故障與設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境有關(guān)，不完全是隨機(jī)事件。所以，敏感設(shè)備因電壓暫降引起的故障概率，取決于敏感設(shè)備可能的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能、所帶設(shè)備水平等模糊因素，以及電網(wǎng)因雷擊、短路等故障引起的電壓暫降的幅值、持續(xù)時(shí)間、頻次等隨機(jī)因素。在《基于蒙特卡洛方法的大型電力用戶電壓暫降評(píng)估》(作者易楊，張堯，鐘慶，電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(6)P57-P60.)一文中，介紹了對(duì)大型電力用戶采用蒙特卡洛方法的電壓暫降的評(píng)估方法，但是，其是利用隨機(jī)模擬方法建立電壓暫降的概率分布期望值，只是一種計(jì)算結(jié)果或期望值，不能反映實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生真實(shí)的電壓暫降時(shí)的實(shí)際影響結(jié)果，故只能用于評(píng)估，不能用于實(shí)際輸配電用戶的運(yùn)行、調(diào)度和管理工作中。在《敏感負(fù)荷電壓凹陷敏感度的隨機(jī)估計(jì)方法》(作者肖先勇，王希寶，薛麗麗，劉波，楊洪耕。電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(22):P30-P33.)中，公開(kāi)了一種敏感負(fù)荷電壓凹陷敏感度的隨機(jī)估計(jì)方法，同樣，其是對(duì)模擬發(fā)生的電壓暫降進(jìn)行評(píng)估，而不是電網(wǎng)實(shí)測(cè)值的計(jì)算和檢測(cè)，不能用于實(shí)際電能運(yùn)行管理過(guò)程中。在《敏感設(shè)備電壓暫降敏感度模糊評(píng)估方法》(作者陳平，楊洪耕。電網(wǎng)與清潔能源，2009，25(6):P23-P27.)—文中，提出了基于模糊理論的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度評(píng)估方法，該方法需要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的電壓暫降樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得均值和方差。然而在實(shí)際情況下，電壓暫降樣本是比較少的，對(duì)于小樣本集求得的均值和方差，并不能真實(shí)反映其特性。在《一種電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備影響程度評(píng)估的新方法》(作者肖艷輝，楊洪耕?，F(xiàn)代電力，2009，26(3):P28-P32)—文中，提出了利用電壓暫降強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)估敏感設(shè)備受電壓暫降的影響程度。其是在ITIC、CBEMA曲線的基礎(chǔ)上，求得單一暫降事件的電壓暫降容忍差值，然后結(jié)合年暫降頻次計(jì)算出電壓暫降容忍差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)均值和方差計(jì)算電壓暫降強(qiáng)度指標(biāo)；ITIC或CBEMA曲線本身的含義是當(dāng)敏感設(shè)備的耐受能力達(dá)到ITIC或CBEMA標(biāo)準(zhǔn)曲線的水平時(shí)，能避免一定概率的故障發(fā)生；然而實(shí)際運(yùn)行管理工作中，不同種類的設(shè)備或者相同種類不同型號(hào)的設(shè)備受電壓暫降影響程度存在明顯的不確定性，大部分的敏感設(shè)備的耐受能力在未采取特殊措施的情況下是不能達(dá)到ITIC或CBEMA標(biāo)準(zhǔn)曲線的水平的，故直接采用ITIC、CBEMA標(biāo)準(zhǔn)曲線的評(píng)估結(jié)果，與實(shí)際設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行情況往往存在較大的偏差或差別。因此找到一種能充分反映在某時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備造成的危害程度的評(píng)估方法是有必要的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，通過(guò)在測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的電壓暫降頻次及每次電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，建立該時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的小樣本集，其最后的評(píng)估結(jié)果依賴于每一次實(shí)測(cè)電壓暫降所引起的設(shè)備故障率，故是一時(shí)間段內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)行情況對(duì)敏感設(shè)備影響程度的真實(shí)反映，能體現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)中各種短路故障(單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路)導(dǎo)致的電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備所造成的影響，從而指導(dǎo)有關(guān)部門(mén)采取更合理的治理措施，或?yàn)橛?jì)算由電壓暫降導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失提供依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述的評(píng)估方法包括下列步驟A、根據(jù)不同種類敏感設(shè)備的耐受電壓幅值的最大值/最小值以及耐受電壓暫降持續(xù)時(shí)間的最大值/最小值定義，確定該類型敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域邊界；B、用正態(tài)分布或均勻分布概率密度函數(shù)，表征敏感設(shè)備的電壓幅值及持續(xù)時(shí)間耐受曲線的隨機(jī)性，用概率分布的方式表征設(shè)備的電壓耐受能力，建立敏感設(shè)備電壓耐受曲線的正態(tài)分布或均勻分布隨機(jī)模型；C、在一段時(shí)間內(nèi)，在測(cè)量點(diǎn)測(cè)得N次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的測(cè)得量，所述的測(cè)得量包括每次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間；D、根據(jù)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，采用積分的方式計(jì)算出敏感設(shè)備某一次電壓暫降的故障率；E、用在測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的實(shí)際電壓暫降頻次及每次實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)出一段時(shí)間內(nèi)測(cè)得的N次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的敏感設(shè)備的設(shè)備故障率平均值，建立該時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的小樣本集；F、該時(shí)間段內(nèi)敏感設(shè)備的設(shè)備故障率平均值或平均故障率，即為該時(shí)間段內(nèi)的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度，進(jìn)而得到該時(shí)間段內(nèi)電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備的影響嚴(yán)重程度；G、通過(guò)統(tǒng)計(jì)每一次實(shí)測(cè)電壓暫降所引起的敏感設(shè)備故障率，得到某一時(shí)間段內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)行情況對(duì)敏感設(shè)備影響程度的真實(shí)反映，進(jìn)而體現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)中各種短路故障所導(dǎo)致的電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備所造成的影響，從而指導(dǎo)有關(guān)部門(mén)采取更合理的治理措施。具體的，其所述敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域邊界通過(guò)下述方式確定當(dāng)U>Umax且IXTmin時(shí)，為正常運(yùn)行區(qū)域；當(dāng)IKUmin且T>Tmax)時(shí)，為故障區(qū)域；當(dāng)Umin〈U〈Umax且Tmin〈Tmax時(shí)，為不確定區(qū)域。其中，U為電壓幅值；T為電壓暫降持續(xù)時(shí)間；Umin和Umax分別為實(shí)際敏感設(shè)備的最小和最大耐受電壓幅值，Tmin和Tmax分別為實(shí)際敏感設(shè)備的最小和最大耐受電壓暫降持續(xù)時(shí)間。進(jìn)一步的，所述敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域，劃分為A、B和C3個(gè)子區(qū)域，其中B區(qū)域電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量時(shí)間T的一維函數(shù)f(T)，C區(qū)域設(shè)備的電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量電壓U的一維函數(shù)f(U)，A區(qū)域設(shè)備的電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量時(shí)間T和離散隨機(jī)變量電壓U的二維函數(shù)f(T，U),BPf(T,U)=f(T)f(U)(I)。其所述敏感設(shè)備電壓耐受曲線的正態(tài)分布概率密度函數(shù)通過(guò)下述公式確定=士(2)^2πστ、(權(quán)利要求1.一種敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述的評(píng)估方法包括下列步驟A、根據(jù)不同種類敏感設(shè)備的耐受電壓幅值的最大值/最小值以及耐受電壓暫降持續(xù)時(shí)間的最大值/最小值定義，確定該類型敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域邊界；B、用正態(tài)分布或均勻分布概率密度函數(shù)，表征敏感設(shè)備的電壓幅值及持續(xù)時(shí)間耐受曲線的隨機(jī)性，用概率分布的方式表征設(shè)備的電壓耐受能力，建立敏感設(shè)備電壓耐受曲線的正態(tài)分布或均勻分布隨機(jī)模型；C、在一段時(shí)間內(nèi)，在測(cè)量點(diǎn)測(cè)得N次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的測(cè)得量，所述的測(cè)得量包括每次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間；D、根據(jù)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，采用積分的方式計(jì)算出敏感設(shè)備某一次電壓暫降的故障率；E、用在測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的實(shí)際電壓暫降頻次及每次實(shí)際電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)出一段時(shí)間內(nèi)測(cè)得的N次電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的敏感設(shè)備的設(shè)備故障率平均值，建立該時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的小樣本集；F、該時(shí)間段內(nèi)敏感設(shè)備的設(shè)備故障率平均值或平均故障率，即為該時(shí)間段內(nèi)的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度，進(jìn)而得到該時(shí)間段內(nèi)電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備的影響嚴(yán)重程度；G、通過(guò)統(tǒng)計(jì)每一次實(shí)測(cè)電壓暫降所引起的敏感設(shè)備故障率，得到某一時(shí)間段內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)行情況對(duì)敏感設(shè)備影響程度的真實(shí)反映，進(jìn)而體現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)中各種短路故障所導(dǎo)致的電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備所造成的影響，從而指導(dǎo)有關(guān)部門(mén)采取更合理的治理措施。2.按照權(quán)利要求I所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域邊界通過(guò)下述方式確定當(dāng)U>Umax且IXTmin時(shí)，為正常運(yùn)行區(qū)域；當(dāng)IKUmin且T>Tmax)時(shí)，為故障區(qū)域；當(dāng)Umin〈U〈Umax且Tmin〈Tmax時(shí)，為不確定區(qū)域；其中，U為電壓幅值；T為電壓暫降持續(xù)時(shí)間；Umin和Umax分別為實(shí)際敏感設(shè)備的最小和最大耐受電壓幅值，Tmin和Tmax分別為實(shí)際敏感設(shè)備的最小和最大耐受電壓暫降持續(xù)時(shí)間。3.按照權(quán)利要求2所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述敏感設(shè)備概率分布模型的不確定區(qū)域，劃分為A、B和C3個(gè)子區(qū)域，其中B區(qū)域電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量時(shí)間T的一維函數(shù)f(T)，C區(qū)域設(shè)備的電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量電壓U的一維函f(U)，A區(qū)域設(shè)備的電壓耐受能力是離散隨機(jī)變量時(shí)間T和離散隨機(jī)變量電壓U的二維函數(shù)f(T，U)，即f(T,U)=f(T)·f(U)(I)。4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述敏感設(shè)備電壓耐受曲線的正態(tài)分布概率密度函數(shù)通過(guò)下述公式確定5.按照權(quán)利要求1、2或3所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述敏感設(shè)備電壓耐受曲線的均勻分布概率密度函數(shù)通過(guò)下述公式確定6.按照權(quán)利要求1、2或3所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述敏感設(shè)備的故障率通過(guò)下列方式確定(1)當(dāng)電壓暫降(Us，Ts)位于安全運(yùn)行域，設(shè)備故障率為P=O(12)(2)當(dāng)電壓暫降(Us，Ts)位于安全故障域，設(shè)備故障率為P=I(13)(3)當(dāng)電壓暫降(Us，Ts)位于不確定運(yùn)行域C，設(shè)備故障率為7.按照權(quán)利要求I所述的敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，其特征是所述的敏感設(shè)備至少包括可編程邏輯控制器、調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置或計(jì)算機(jī)。全文摘要一種敏感設(shè)備電壓暫降敏感度的評(píng)估方法，屬電測(cè)量領(lǐng)域。其通過(guò)在測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的電壓暫降頻次及每次電壓暫降的深度和持續(xù)時(shí)間，建立該時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)實(shí)際電壓暫降的小樣本集，其最后的評(píng)估結(jié)果依賴于每一次實(shí)測(cè)電壓暫降所引起的設(shè)備故障率，故是一時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行情況對(duì)敏感設(shè)備影響程度的真實(shí)反映，能體現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)中各種短路故障導(dǎo)致的電壓暫降對(duì)敏感設(shè)備所造成的影響，從而指導(dǎo)有關(guān)部門(mén)采取更合理的治理措施，或?yàn)橛?jì)算由電壓暫降導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失提供依據(jù)?？蓮V泛用于電網(wǎng)供電質(zhì)量控制和管理領(lǐng)域。文檔編號(hào)G01R31/00GK102901895SQ20121037840公開(kāi)日2013年1月30日申請(qǐng)日期2012年9月29日優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日發(fā)明者潘愛(ài)強(qiáng),羅祾,楊洪耕,曲廣龍申請(qǐng)人:上海市電力公司,華東電力試驗(yàn)研究院有限公司,國(guó)家電網(wǎng)公司