電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善技術(shù)研究

［關(guān)鍵詞］電力系統(tǒng)；電能質(zhì)量評估；改善技術(shù)；高質(zhì)量供電

［中圖分類號］TM711 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0034–03

電能質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。隨著各類數(shù)字化、智能化家用電器的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，人們對電網(wǎng)中的輸電穩(wěn)定性、電能質(zhì)量提出了更高的要求。保證電力系統(tǒng)電能的安全、穩(wěn)定、高質(zhì)量輸送，是滿足用戶用電需求的關(guān)鍵。電力企業(yè)定期對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，并根據(jù)當(dāng)前電能輸送情況和服務(wù)水平，運用現(xiàn)代技術(shù)，對電能質(zhì)量評估模型進(jìn)行技術(shù)改善，是事關(guān)民眾日常生活的重要事項。文章基于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估結(jié)果，充分運用多種技術(shù)，推進(jìn)電力系統(tǒng)輸電、電能評估整體改善，不斷提高電能質(zhì)量。

1電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估概述

電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估是以整個電力系統(tǒng)電能配給為對象的評估工作，要求依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和用戶自定義標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行評估，獲得包括電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動、電壓閃變、頻率偏差、諧波等在內(nèi)的評估結(jié)果。通過對評估結(jié)果的解釋、分析，明確電能質(zhì)量問題，并針對用戶電力系統(tǒng)的實際情況和存在的具體問題，制訂方案、采取措施，解決電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題，逐步提高電力系統(tǒng)配給電能服務(wù)質(zhì)量，滿足用戶的用電需求。電能質(zhì)量評估方式較多，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，將其劃分為5大類，如圖1所示。

2電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善的重要性

電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估是電力企業(yè)明確供電穩(wěn)定性、服務(wù)質(zhì)量以及發(fā)現(xiàn)問題的重要舉措，若電力企業(yè)能依據(jù)電能質(zhì)量評估結(jié)果，發(fā)現(xiàn)配電、供電各環(huán)節(jié)存在的不合理參數(shù)，并對其進(jìn)行針對性分析、解決，不僅能從供電服務(wù)端，提高輸電效率與質(zhì)量，還能從用電端提高用戶體驗感和滿意度。電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善，能從電能評估和供電服務(wù)兩個方面充分發(fā)揮其作用，推進(jìn)電力系統(tǒng)不斷完善，逐步提高供電服務(wù)質(zhì)量，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，并為電力企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)、分析并解決電力系統(tǒng)建設(shè)問題、供電服務(wù)問題提供依據(jù)。

2.1改進(jìn)電能評估模型，提升電能質(zhì)量評估準(zhǔn)確性

電力企業(yè)在對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估的過程中，能根據(jù)評價結(jié)果，全面掌握電力系統(tǒng)電能質(zhì)量各項指標(biāo)，如電力系統(tǒng)頻率偏差、電壓波動與閃變、三相電壓不平衡度、供電電壓偏差，從而準(zhǔn)確了解電力系統(tǒng)的運行狀況和電能輸送服務(wù)質(zhì)量，精準(zhǔn)定位存在的不合理之處或不足之處，進(jìn)而逐步優(yōu)化、完善電能評估模型，提高模型的完整度，不斷提升電力系統(tǒng)電能評估的準(zhǔn)確性、效率性，為后續(xù)電能評價、電能服務(wù)改進(jìn)、電力系統(tǒng)優(yōu)化等各項工作開展提供依據(jù)。通過電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善，電力系統(tǒng)供電服務(wù)等各項工作存在的問題能被及時發(fā)現(xiàn)，電力企業(yè)可以此為依據(jù)，不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)，提高全系統(tǒng)的供電服務(wù)質(zhì)量。同時，電能評估模型也能根據(jù)電能質(zhì)量評估需求不斷完善，進(jìn)而提高電能質(zhì)量與供電服務(wù)水平。

2.2及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題，改善電力系統(tǒng)運行狀態(tài)

現(xiàn)代技術(shù)廣泛應(yīng)用于用電端及供電端，大幅提高了電力系統(tǒng)的供電服務(wù)效率與質(zhì)量。電力企業(yè)定期對電力系統(tǒng)開展電能評估以及改善工作，可依托電能評估模型，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)存在的問題，如電壓不穩(wěn)定、電力系統(tǒng)頻率偏差等，找準(zhǔn)供電服務(wù)、電能質(zhì)量無法滿足用戶用電需求的主要原因，從而找準(zhǔn)電力系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化的落腳點。在找到電力系統(tǒng)運行問題之后，電力企業(yè)可針對問題采取相應(yīng)措施，對影響電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的各要素進(jìn)行分析、處理，推進(jìn)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐步完善，逐漸提高服務(wù)質(zhì)量，盡可能提升用電端和輸電端的供需對接性?？傊?，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善能輔助電力系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)定位影響供電服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵點，從而輔助企業(yè)采取措施，解決問題，提高電能質(zhì)量、電力系統(tǒng)運行水平。

2.3提升電力系統(tǒng)供電服務(wù)的安全性和穩(wěn)定性

用電安全、穩(wěn)定，是用戶最基本的用電需求。若用戶最基本的用電需求都無法滿足，則會直接影響電力系統(tǒng)的整體發(fā)展，嚴(yán)重的話還會對社會公共事業(yè)發(fā)展造成較大影響。依托電力系統(tǒng)電能評估模型，定期對電能質(zhì)量進(jìn)行評估，并依據(jù)評估結(jié)果調(diào)整、優(yōu)化電力系統(tǒng)，逐步提高電力系統(tǒng)供電服務(wù)的效率與水平，可從供需對接的角度入手，提升電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、供電服務(wù)的安全性和穩(wěn)定性。

依托計算機(jī)搭建電能評估模型，使電力企業(yè)定期開展電能質(zhì)量評估工作成為可能，可保證電力企業(yè)動態(tài)掌握電力系統(tǒng)供電狀況，并作為重要依據(jù)，推進(jìn)電力系統(tǒng)不斷優(yōu)化，從而提升電力系統(tǒng)電能輸送的穩(wěn)定性，滿足人們對電能質(zhì)量、電壓穩(wěn)定的實際需求。

3電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估和改善技術(shù)應(yīng)用策略

3.1基于模糊聚類理論的電能質(zhì)量評估和改善

模糊聚類理論是電能質(zhì)量評估的重要理論依據(jù)，該理論指導(dǎo)下的電能質(zhì)量評估模型的優(yōu)化，可將電能質(zhì)量評估工作從傳統(tǒng)模式和指標(biāo)下解放出來，適應(yīng)電力系統(tǒng)的不斷改進(jìn)趨勢，滿足當(dāng)前階段電力系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量評估的需求。改進(jìn)FCM聚類分析是模糊聚類理論應(yīng)用推進(jìn)電能質(zhì)量評估方法改進(jìn)的一大關(guān)鍵，即模糊C均值。模糊C均值作為一種無監(jiān)督性的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能在圖像處理、數(shù)據(jù)分析中廣泛應(yīng)用，且能在未對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識的情況下，對比、分析數(shù)據(jù)間的相似程度，并將相似程度大的數(shù)據(jù)歸為一類。FCM聚類分析以歐氏距離為基本理論，其將系統(tǒng)內(nèi)的每個指標(biāo)看作相同地位，即無法考慮、區(qū)分各指標(biāo)的差異性，容易在數(shù)據(jù)分析時存在結(jié)果不準(zhǔn)確的情況。因此，需要對電能質(zhì)量評估常用的FCM聚類分析方法進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整、改進(jìn)，彌補其在指標(biāo)差異性忽視方面的不足之處，通過對FCM聚類分析方法進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，保留其所具有的優(yōu)勢，并從指標(biāo)、評估差異性的角度，對其進(jìn)行補充、優(yōu)化，保證在電能質(zhì)量評估的過程中，對各樣本的等級情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握。

傳統(tǒng)FCM算法易受初值的影響，無法保證找到最優(yōu)解，存在陷入局部最優(yōu)的風(fēng)險，以此為重要理論構(gòu)建的電能質(zhì)量評估模型，無法保證評估結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性。針對這一情況，以模糊C均值為關(guān)鍵，對聚類分析法進(jìn)行改進(jìn)，將粒子群所具有的全局搜索優(yōu)越性與FCM算法融合在一起，以粒子群算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的FCM算法尋找聚類中心，提升搜索的全局性，以逐步提高數(shù)據(jù)的局部搜索能力與評估分析能力。

國家標(biāo)準(zhǔn)對電能質(zhì)量評價各指標(biāo)的限值有明確規(guī)定，但是限值具體設(shè)置的等級并沒有明確規(guī)定。因此，各限值內(nèi)外的等級各數(shù)無法確定，需根據(jù)實際情況劃分等級，確定等級各數(shù)，為后續(xù)電能質(zhì)量評估做好充分的準(zhǔn)備工作。在限值、等級個數(shù)確定的基礎(chǔ)上，監(jiān)測點數(shù)據(jù)、評估等級數(shù)據(jù)等結(jié)合起來，構(gòu)成評估矩陣，采取模糊C均值的聚類分析方法，對傳統(tǒng)的FCM聚類分析算法進(jìn)行改進(jìn)，取最大聚類數(shù)、最小聚類數(shù)，經(jīng)過計算，得到輪廓系數(shù)均值，從而得到更準(zhǔn)確的電能質(zhì)量評估數(shù)據(jù)，分析得到評估結(jié)果，為評估者、電力企業(yè)提供真實、全面的評估數(shù)據(jù)，在確保電能評估模型能滿足實際需求的同時，推進(jìn)電力系統(tǒng)不斷改進(jìn)、優(yōu)化，以逐步提高電力系統(tǒng)的供電服務(wù)質(zhì)量。

3.2基于層次分析法的電能質(zhì)量評估和改善

隨著人們用電需求的日益增加和改變，傳統(tǒng)階段常用的電能質(zhì)量評估模型和方法已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前的電網(wǎng)供電情況和用電環(huán)境，這就需要電力企業(yè)根據(jù)實際需求，不斷調(diào)整、優(yōu)化、改善電能質(zhì)量評估模型，從而適應(yīng)新的用電需求環(huán)境，對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)、全面的評估與反饋，確保電力企業(yè)及時、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，提高電能質(zhì)量評估對電力系統(tǒng)改進(jìn)、供電服務(wù)優(yōu)化的指導(dǎo)價值。

層次分析法（AHP）是一種面對多目標(biāo)問題時應(yīng)用頻率較高的主觀綜合評估方法，其具有較強(qiáng)的邏輯性和完整的理論體系，將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)，推進(jìn)電能質(zhì)量評估與改善，可在電能質(zhì)量評估過程中，確定指標(biāo)權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上，區(qū)分指標(biāo)間的特殊性、主次程度，從而對各評估指標(biāo)進(jìn)行前后排序，將重要的指標(biāo)排在靠前位置，將次要指標(biāo)排在靠后位置。基于層次分析法的電能質(zhì)量評估與改善可自動抓取電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，由主到次地進(jìn)行電能質(zhì)量各指標(biāo)評估，使電力企業(yè)得到的評估結(jié)果更加準(zhǔn)確、明確，評估更為嚴(yán)謹(jǐn)。

根據(jù)重要程度，將電能質(zhì)量這一評估對象按照從屬關(guān)系建立層次分析結(jié)構(gòu)，在明確各指標(biāo)重要程度的基礎(chǔ)上，對各個層次指標(biāo)進(jìn)行對比、分析，形成矩陣，按照從主要到次要的順序，對矩陣內(nèi)的各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)度，見表1。

根據(jù)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估的重要程度，將其劃分為不同等級，對各等級的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)度，以此為依據(jù)，構(gòu)建電能質(zhì)量評估模型，以新模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)不分主次關(guān)系的評估指標(biāo)，輔助電力企業(yè)從眾多指標(biāo)中抓取關(guān)鍵指標(biāo)，提高電能質(zhì)量評估效率。其中，矩陣是否滿足條件，是決定是否采用這一矩陣進(jìn)行電能質(zhì)量評估的關(guān)鍵點。若矩陣隨機(jī)一致性指標(biāo)與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)的比值小于0.10，則矩陣所在層次的指標(biāo)排序合理，可作為進(jìn)行電力系統(tǒng)電能評估的重要依據(jù)。若比值不符合上述條件，則該矩陣不合理，無法應(yīng)用于電能質(zhì)量評估，應(yīng)建立新的矩陣，直到比值符合條件，通過一致性檢驗。

4結(jié)束語

通過文章對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估與改善技術(shù)的研究可知，電力企業(yè)應(yīng)在明確電能評估重要性的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)的運行情況，運用現(xiàn)代技術(shù)，對電能評估模型進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)、完善，合理設(shè)置評估等級和評估指標(biāo)，形成判斷矩陣，為電能質(zhì)量評估提供良好的評估模型和載體，輔助評估者獲取全面、準(zhǔn)確的評估結(jié)果，用以指導(dǎo)電力系統(tǒng)不斷完善，提升電力系統(tǒng)供電服務(wù)質(zhì)量與水平。