一种面向用户的电能质量评价方法与流程

本发明涉及电能质量综合评估技术领域，尤其涉及一种面向用户的电能质量评价方法。

背景技术：

随着经济的飞速发展，大量非线性和冲击性负荷接入电力系统或其他扰动源的存在导致电网中的电能质量问题日益严重，另外，众多基于计算机和微处理控制器的精密仪器设备的大量使用，导致用户对电能质量的要求越来越高。电能质量是多个指标的有机综合，我国现有电能质量标准中，分别对电压偏差、频率偏差、谐波、电压三相不平衡度、电压波动与闪变、暂时过电压和瞬态过电压等指标进行了限定。因此，如何全面且有针对性地评价电能质量，以满足不同用户的不同需求，具有重要意义。

现有技术中，电能质量评估工作主要采用的方法包括基于模糊数学的方法、概率统计和矢量代数的方法、层次分析法、人工神经网络方法以及物元分析法等。以基于模糊数学的方法为例，基于模糊数学的方法主要包括模糊识别方法和模糊综合评判方法。其中，模糊识别方法首先将电能质量的各个指标模糊化，建立相应的隶属度函数，并且将服务性指标利用专家评分法获得隶属度；然后确定电能质量的等级，采用将模糊集求概率和，在考核周期内取算术平均的方法获得指标隶属度；之后再采用海明贴近度，利用择近原则判断出质量等级。而模糊综合评判方法首先对电能质量的各个指标进行分级，从最低一级开始评判，在评判完这一级之后再进入下一级，直到最后获得综合评判结果；在每一级评判中引入相应的评判权重，以表示不同指标在该级中的重要程度；最后一级的综合评判采用加权平均法，以避免最大隶属度原则的片面性。

但是，对于用户来说希望获得某几种必要电能质量指标参数，以控制生产质量、减少电能损失以及了解电能损失。例如，钢厂主要希望获得电压偏差和谐波指标等的综合电能质量指标参数；芯片生产厂主要希望获得电压偏差和电压波动与闪变等的综合电能质量指标参数。上述现有技术均局限于在数学方法上将多指标电能质量指标综合为单一量化指标，并且仅仅能够对某一监测点的电能质量进行综合评估，因此，现有技术既并不能对不同的用户进行相对应的个性化评价方法，也不能反映出电能质量问题对用户的经济损失情况。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种面向用户的电能质量评价方法。

根据本发明实施例提供的面向用户的电能质量评价方法，包括以下步骤：构建用户由于电能质量问题造成的电能损失函数i＝1,2,3,4,5，其中，F为由电能质量问题造成的总损失，f_i为由电能质量指标问题造成的损失，具体地，f₁为由电压不平衡造成的损失，f₂为由电压波动造成的损失，f₃为由电压偏差造成的损失，f₄为由谐波造成的损失，f₅为由电压暂降造成的损失；计算由电能质量指标问题造成的损失f_i和由电能质量问题造成的总损失F；构建指标比例系数函数k_i＝f_i/F，其中，k_i为指标比例系数；计算指标比例系数k_i，并对指标比例系数k_i进行筛选，得到必要指标比例系数k_j，必要指标比例系数k_j对应的f_j为由必要电能质量指标问题造成的损失；构建用户由于必要电能质量问题造成的必要电能损失函数其中，Z为由必要电能质量问题造成的总损失；计算由必要电能质量问题造成的总损失Z；构建电能损失占比系数函数u＝Z/C,其中，u为电能损失占比系数，C为企业生产总成本；获取企业生产总成本C，并计算电能损失占比系数u；构建电能质量等级系数函数R＝(u_max-u)，其中，R为电能质量等级系数，u_max为最大电能损失占比系数；计算电能质量等级系数R，并划定电能质量等级。

优选地，计算由电能质量指标问题造成的损失f_i，包括：构建由电能质量指标问题造成的损失函数f_i＝y_iz+y_ij，其中，y_iz为由电能质量指标问题造成的直接损失，y_ij为由电能质量指标问题造成的间接损失；计算由电能质量指标问题造成的直接损失y_iz和由电能质量指标问题造成的间接损失y_ij，并进一步计算由电能质量指标问题造成的损失f_i。

优选地，对指标比例系数k_i进行筛选，得到必要指标比例系数k_j，包括：判断指标比例系数k_i是否大于0.01；以大于0.01的k_i作为必要指标比例系数k_j，

优选地，划定电能质量等级，包括：当0.8＜R≤1时，电能质量等级为A；当0.6＜R≤0.8时，电能质量等级为B；当0.4＜R≤0.6时，电能质量等级为C；当0.2＜R≤0.4时，电能质量等级为D；当0≤R≤0.2时，电能质量等级为E；其中，从A到E所述电能质量等级依次降低。

优选地，计算由电能质量指标问题造成的直接损失y_iz，包括：构建由电能质量指标问题造成的直接损失函数y_iz＝y_iz1+y_iz2，i＝1,2,3，其中，y_iz1为由电能质量电能质量指标问题产生的附加电能耗损，y_iz2为由电能质量电能质量指标问题产生的附加不合格产品成本；构建由谐波造成的直接损失函数y_4z＝y_4z1+y_4z2，其中，y_4z1为由谐波产生的附加电能耗损，y_4z2为由谐波产生的停机成本；构建由电压暂降造成的直接损失函数y_5z＝y_5z2，其中，y_5z2为由电压暂降产生的停机成本。

优选地，计算由电能质量指标问题造成的间接损失y_ij，包括：构建由电能质量指标问题造成的间接损失函数y_ij＝h_i·q，其中，h_i为由电能质量指标问题引起的员工加班时长，q为员工加班时薪；计算由电能质量指标问题造成的间接损失y_ij。

优选地，构建由电能质量指标问题造成的直接损失函数y_iz＝y_iz1+y_iz2，i＝1,2,3，包括：构建由电能质量指标问题造成的直接损失函数y_iz＝y_iz1+y_iz2，i＝1,2,3，其中，y_iz1为由电能质量指标问题而产生的附加电能耗损，y_iz2为由电能质量指标问题而产生的附加不合格产品成本；具体地，y_iz1＝Δp_i·t_i·r，y_iz2＝(a_i-a)·n·t_i·pr，其中，Δp_i为由电能质量指标问题产生的附加功率耗损，t_i为电能质量指标问题的时间，r为用户采购电能的价格，a_i为由电能质量指标问题引起的产品不合格率，a为正常情况下产品不合格率，n为生产节拍，pr为产品价格。

优选地，构建由谐波造成的直接损失函数y_4z＝y_4z1+y_4z2，包括：构建由谐波造成的直接损失函数y_4z＝y_4z1+y_4z2，其中，y_4z1为由谐波产生的附加电能耗损，y_4z2为由谐波产生的停机成本；具体地，y_4z1＝Δp₄·t₄·r，y_4z2＝n·t₄，·pr，其中，Δp₄为由谐波产生的附加功率耗损，t₄为谐波的时间，r为用户采购电能的价格，t₄，为因谐波而停机的时间，n为生产节拍，pr为产品价格。

优选地，构建由电压暂降造成的直接损失函数y_5z＝y_5z2，包括：构建由电压暂降造成的直接损失函数y_5z＝y_5z2，其中，y_5z2为由电压暂降产生的停机成本；具体地，y_5z2＝n·t₅’·pr，其中，t₅’为因电压暂降而停机的时间，n为生产节拍，pr为产品价格。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的面向用户的电能质量评价方法，包括以下步骤：构建用户由于电能质量问题造成的电能损失函数；计算由电能质量指标问题造成的损失和由电能质量问题造成的总损失；构建指标比例系数函数，并对指标比例系数进行筛选，得到必要指标比例系数，必要指标比例系数对应的为由必要电能质量指标问题造成的损失；构建用户由于必要电能质量问题造成的必要电能损失函数；计算由必要电能质量问题造成的总损失；构建电能损失占比系数函数；获取企业生产总成本，并计算电能损失占比系数；构建电能质量等级系数函数；计算电能质量等级系数，并划定电能质量等级。

上述面向用户的电能质量评价方法，从用户经济性的角度去评价电能质量的好与坏，具体地，以电能质量问题所带来的经济损失(包括直接损失和间接损失)在产品生产中所占的比重来评价电能质量，能够直观有针对性地反映出电能质量问题对用户的经济损失情况。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种面向用户的电能质量评价方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种面向用户的电能质量评价方法的流程示意图。

本发明实施例提供的一种面向用户的电能质量评价方法，包括以下步骤：

步骤S1，构建用户由于电能质量问题造成的电能损失函数i＝1,2,3,4,5，其中，F为由电能质量问题造成的总损失，f_i为由电能质量指标问题造成的损失，具体地，f₁为由电压不平衡造成的损失，f₂为由电压波动造成的损失，f₃为由电压偏差造成的损失，f₄为由谐波造成的损失，f₅为由电压暂降造成的损失。

对应地，电压不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围，电压波动是指电压均方根值一系列相对快速变动或连续改变的现象，其变化周期大于工频周期(20ms)，电压波动即电网电压有效值(均方根值)的快速变动，电压偏差是指供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之变化，引起各点的实际电压与系统的额定电压之差，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量，电压暂降是指工频条件下电压均方根值减小到0.1-0.9倍额定电压之间。

步骤S2，计算所述由电能质量指标问题造成的损失f_i和由电能质量问题造成的总损失F。具体地，步骤S2可以详细包括：

步骤S21，构建由电能质量指标问题造成的损失函数f_i＝y_iz+y_ij，其中，y_iz为由电能质量指标问题造成的直接损失，y_ij为由电能质量指标问题造成的间接损失。步骤S21中，所述直接损失计算方法详细包括：

构建由电压不平衡造成的直接损失函数y_1z＝y_1z1+y_1z2，其中，由电压不平衡产生的附加电能耗损y_1z1＝Δp₁·t₁·r＝k’·ε_u²·P_N·t₁·r，式中，Δp₁为由电压不平衡产生的附加功率耗损，t₁为电压不平衡的时间，r为用户采购电能的价格，k’为电气设备相关系数，ε_u为电压不平衡度(标幺值)，P_N为电气设备相关电压不平衡系数；由电压不平衡产生的附加不合格产品成本y_1z2＝(a₁-a)·n·t₁·pr，式中，a₁为由电压不平衡引起的产品不合格率，a为正常情况下产品不合格率，n为生产节拍，pr为产品价格。

构建由电压波动造成的直接损失函数y_2z＝y_2z1+y_2z2，其中，由电压波动产生的附加电能耗损y_2z1＝Δp₂·t₂·r＝m·ΔP₀·t₁·r，式中，Δp₂为由电压波动产生的附加功率耗损，t₂为电压波动的时间，r为用户采购电能的价格，m为电气设备相关电压波动系数，Δp₀为无电压波动时的功率耗损，P_N为电气设备相关系数；由电压波动产生的附加不合格产品成本y_2z2＝(a₂-a)·n·t₂·pr，式中，a₂为由电压波动引起的产品不合格率，a为正常情况下产品不合格率，n为生产节拍，pr为产品价格。

构建由电压偏差造成的直接损失函数y_3z＝y_3z1+y_3z2，其中，由电压偏差产生的附加电能耗损y_3z1＝Δp₃·t₃·r＝2ΔU·P_s·t₃·r，式中，Δp₃为由电压偏差产生的附加功率耗损，t₃为电压偏差的时间，r为用户采购电能的价格，ΔU为电压偏差度(标幺值)，p_s为无电压偏差时的功率耗损；由电压偏差产生的附加不合格产品成本y_3z2＝(a₃-a)·n·t₃·pr，式中，a₃为由电压偏差引起的产品不合格率，a为正常情况下产品不合格率，n为生产节拍，pr为产品价格。

构建由谐波造成的直接损失函数y_4z＝y_4z1+y_4z2，其中，由谐波产生的附加电能耗损式中，Δp₄为由谐波产生的附加功率耗损，t₄为谐波的时间，r为用户采购电能的价格，k”为电气设备相关谐波系数，U_h为h此谐波电压(标幺值)，P_N为电气设备相关系数；由谐波产生的停机成本y_4z2＝n·t₄’·pr，式中，t₄’为因谐波而停机的时间，n为生产节拍，pr为产品价格。

构建由电压暂降造成的直接损失函数y_5z＝y_5z2，其中，由电压暂降产生的停机成本y_5z2＝n·t₅’·pr，式中，t₅’为因电压暂降而停机的时间，n为生产节拍，pr为产品价格。

步骤S22，计算所述由电能质量指标问题造成的直接损失y_iz和由电能质量指标问题造成的间接损失y_ij，并进一步计算所述由电能质量指标问题造成的损失f_i。具体地，步骤S22中，所述间接损失计算方法详细包括：构建由电能质量指标问题造成的间接损失函数y_ij＝h_i·q，其中，h_i为由电能质量指标问题引起的员工加班时长，q为员工加班时薪；计算所述由电能质量指标问题造成的间接损失y_ij。

步骤S3，构建指标比例系数函数k_i＝f_i/F，其中，k_i为指标比例系数。

步骤S4，计算所述指标比例系数k_i，并对所述指标比例系数k_i进行筛选，得到必要指标比例系数k_j，所述必要指标比例系数k_j对应的f_j为由必要电能质量指标问题造成的损失。具体地，步骤S4中筛选比例系数k_i可以详细包括：判断所述指标比例系数k_i是否大于0.01；剔除小于等于0.01的k_i，并以大于0.01的k_i作为必要指标比例系数k_j，

步骤S5，构建用户由于必要电能质量问题造成的必要电能损失函数其中，Z为由必要电能质量问题造成的总损失。

步骤S6，根据步骤S5，计算由必要电能质量问题造成的总损失Z。

步骤S7，构建电能损失占比系数函数u＝Z/C,其中，u为电能损失占比系数，C为企业生产总成本；

步骤S8，获取所述企业生产总成本C；并根据步骤S7，计算所述电能损失占比系数u；

步骤S9，构建电能质量等级系数函数R＝(u_max-u)，其中，R为电能质量等级系数，u_max为最大电能损失占比系数；

步骤S10，根据步骤S9，计算电能质量等级系数R；并划定电能质量等级，具体地，当0.8＜R≤1时，电能质量等级为A；当0.6＜R≤0.8时，电能质量等级为B；当0.4＜R≤0.6时，电能质量等级为C；当0.2＜R≤0.4时，电能质量等级为D；当0≤R≤0.2时，电能质量等级为E；其中，从A到E所述电能质量等级依次降低。当电能级别为D或者E时，说明电能质量问题对用户的经济损失严重，用户应该对电能质量问题引起高度重视，并积极予以解决。

用户在实际应用上述面向用户的电能质量评价方法时，可以年或月为评价周期。从用户经济性的角度去评价电能质量的好与坏，具体地，以电能质量问题所带来的经济损失(包括直接损失和间接损失)在产品生产中所占的比重来评价电能质量，能够直观有针对性地反映出电能质量问题对用户的经济损失情况。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。