一种电压暂降严重程度评估方法、装置与流程

1.本发明涉及一种电压暂降严重程度评估方法、装置，属于配电网电能质量研究技术领域。


背景技术：

2.随着电力系统中新型电力电子设备的广泛使用，电压暂降问题越来越显著，已成为影响电力可靠供应和设备正常运行的主要电能质量问题之一，给敏感用户带来了巨大的经济损失。对电压暂降严重程度的合理、准确评估不仅可用于衡量系统电力质量，作为电力市场环境下根据质量定价的重要依据，而且也是敏感用户设备生产参考的重要指标。因此，提出一种用户侧电压暂降严重程度评估方法已成为电能质量研究领域的重要课题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电压暂降严重程度评估方法、装置，以用于实现电压暂降严重程度的评估。
4.本发明的技术方案是：
5.根据本发明的一方面，提供了一种电压暂降严重程度评估方法，包括：
6.步骤1、计算用户侧的电压暂降特征值；
7.步骤2：依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；
8.步骤3：计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；
9.步骤4：结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；
10.步骤5：根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。
11.所述步骤2，包括：
12.步骤2.1：针对用户侧多条不同设备耐受曲线，建立基于不同暂降类型的综合耐受曲线；
13.步骤2.2：根据综合耐受曲线建立t为持续时间，u为暂降幅值，a、b、c、d为未知参数的改进指数函数模型的融合耐受曲线函数u＝ae
b*t
+ce
d*t
；
14.步骤2.3：运用非线性最小二乘法对综合耐受曲线的重合部分直接采取拟合数据，对综合耐受曲线的不重合部分，取综合耐受曲线的中间数据值作为拟合数据，拟合出针对用户侧不同电压暂降类型的融合耐受曲线。
15.所述步骤3，包括：
16.步骤3.1：将暂降幅值分为9个区间，持续时间分为8个区间运用九标度法构建电压暂降幅值的判断矩阵au和持续时间的判断矩阵a
t
；
17.步骤3.2：基于所述的判断矩阵建立暂降幅值以及持续时间的判断矩阵，通过求解
判断矩阵的暂降幅值最大特征值λ
umax
和持续时间最大特征值λ
tmax
对应的特征向量作为暂降幅值的权重向量wu和持续时间的权重向量w
t
；
18.步骤3.2：引入一致性比例值cr对判断矩阵进行一致性检验；
19.步骤3.4：对暂降幅值的权重向量wu和持续时间的权重向量w
t
进行归一化计算得到暂降幅值的影响度系数和持续时间的影响度系数。
20.所述步骤4，具体为：将用户侧的电压暂降特征值先通过融合耐受曲线重建，获得不同电压暂降类型的重建暂降幅值、持续时间，对重建后的暂降幅值以及持续时间乘以对应的暂降幅值的影响度系数和持续时间的影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间。
21.所述步骤5，包括：
22.步骤5.1：将修正后的暂降特征值代入能量指标公式中，计算出用户侧的电压暂降能量指标；
23.步骤5.2：基于划分的暂降幅值和持续时间区间将能量指标划分为多个等级；
24.步骤5.3：基于多个等级的能量指标值建立能量指标分级评估基准，根据用户侧的能量指标综合评估电压暂降事件的严重程度等级。
25.所述等级为5个，当能量指标e
vs
≤0.0073，评估严重程度等级为缓和；当0.0073《e
vs
≤0.0145，评估严重程度等级为中等；当0.0145《e
vs
≤0.0304，评估严重程度等级为比较严重；当0.0304《e
vs
≤0.3327，评估严重程度等级为严重；当0.3327《e
vs
，评估严重程度等级为特别严重。
26.根据本发明的另一方面，提供了一种电压暂降严重程度评估装置，包括：
27.第一计算模块，用于计算用户侧的电压暂降特征值；
28.建立模块，用于依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；
29.第二计算模块，用于计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；
30.获得模块，用于结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；
31.评估模块，用于根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。
32.本发明的有益效果是：
33.本发明考虑不同变压器类型对不同电压暂降事件传播的影响，实现了电网系统侧数据与用户侧数据间难以转换的问题；利用非线性最小二乘法建立融合耐受曲线来综合评估用户侧电压暂降严重程度等级，解决了用户侧存在多个负荷设备，无法基于电网侧数据综合评估用户侧严重程度的问题；运用改进的层次分析法对电压暂降的特征值即暂降幅值和持续时间进行了影响度系数的计算，并建立了基于能量指标的分级评估基准，能够定量的反映用户侧更加真实的暂降程度，实现了对用户侧电压暂降事件严重程度的合理、准确评估。
附图说明
34.图1为本发明整体流程图；
35.图2为单相/两相融合耐受曲线图；
36.图3为三相融合耐受曲线图；
37.图4为能量指标计算流程。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，对发明做进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
39.实施例1：如图1-4所示，一种电压暂降严重程度评估方法，包括：
40.步骤1、计算用户侧的电压暂降特征值；
41.步骤2：依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；
42.步骤3：计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；
43.步骤4：结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；
44.步骤5：根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。
45.进一步地，下面对本发明一种可选的实施方式进行详细说明。
46.对于不同类型的变压器，电压的传递矩阵不同，并且在电压暂降的传播过程中，不同类型的电压暂降三相电压值也不同，因此本技术中针对电压暂降的传播过程中考虑电压暂降类型以及变压器的类型。
47.首先，根据10kv电网系统，电压暂降的特征量值经过不同类型的变压器传播以后，暂降的幅值会发生变化；考虑变压器对电压暂降传播的影响及电压暂降类型，确定变换矩阵t；再结合10kv电网系统电网侧的电压暂降特征量值(即u
abc
)，进而依据如式(1)计算出用户侧的电压暂降幅值：
48.u
abc
＝t*u
abc
(1)
49.式中：u
abc
表示变压器副边的值，t表示变压器原边或副边的变换矩阵，u
abc
表示变压器原边的值。
50.其次，针对用户侧多条不同设备耐受曲线，建立基于不同暂降类型的综合耐受曲线；根据综合耐受曲线呈现先上升较快后缓慢上升最后趋于水平的状态，建立t为持续时间，u为暂降幅值，a、b、c、d为未知参数的改进指数函数模型的融合耐受曲线u＝ae
b*t
+ce
d*t
；利用非线性最小二乘法对用户侧不同设备耐受曲线建立融合耐受曲线函数。如图2、图3所示，所述融合综合耐受曲线是将semif47电压耐受曲线、itic耐受曲线分别与c4.110工作组给出的电压暂降单相/两相、三相耐受曲线结合在一起，对于耐受曲线的重合部分，直接采取数据拟合；对于耐受曲线的不重合部分，取曲线数据的中间值为拟合数据。为了使拟合效果更加精准，尽可能多的选取数据。通过最小二乘法指数函数拟合计算出未知控制参数a、b、c、d的值，得到如式(2)式(3)所示融合耐受曲线函数，综合评估用户侧的电压暂降事件严重程度。
51.u1＝0.7104e
0.1811*t-0.7349e-13.47*t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
52.u2＝0.6996e
0.1708*t-0.7708e-20.52*t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
53.其中，u1为单相/两相融合耐受曲线的暂降幅值，u2为三相融合耐受曲线的暂降幅值，t为电压暂降持续时间。
54.接着，运用改进的层次分析法对电压暂降幅值和持续时间的影响度系数进行计算。借助层次分析法计算各持续时间区间以及暂降幅值区间的权重系数，利用等级数之比反映其相对重要程度，并由此构造如式(4)、(5)所示的关于持续时间和暂降幅值的判断矩阵a：
55.a
t
＝(a
is
)
8*8
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
56.au＝(a
is
)
9*9
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
57.其中：代表第ai因素与第as因素相对比的重要性，ai与as代表着电压暂降幅值与持续时间的每个区间，ai为在as前面的区间；a
t
中的i、s＝1，2，3
…
8，au中的i、s＝1，2，3
…
9。a
t
表示持续时间的判断矩阵，au表示暂降幅值的判断矩阵。即基于iec61000-2-8统计表格中将暂降幅值分为9个区间，持续时间分为8个区间运用九标度法构建电压暂降幅值的判断矩阵au和持续时间的判断矩阵a
t
；
58.通过求解，可得矩阵a的最大特征值λ
t max
和λ
u max
以及相应的特征向量w
t
＝[w
t1
,w
t2
,
…
,w
t8
]和wu＝[w
u1
,w
u2
,
…
,w
u9
]。引入一致性比例值cr对判断矩阵进行一致性检验，当cr值《0.1时，认为判断矩阵具有一致性，cr的计算方法如式(6)、式(7)所示。
[0059][0060][0061]
采用式(8)、式(9)将最大特征值对应的特征向量w
t
和wu归一化后，作为电压暂降持续时间和暂降幅值的影响度值s。
[0062][0063][0064]
式中：s
t(i)
为由层次分析最终得到的持续时间属于第i段的影响度系数，s
u(i)
为由层次分析最终得到的暂降幅值属于第i段的影响度系数。
[0065]
然后，结合融合耐受曲线以及影响度系数计算修正后的暂降特征值。
[0066]
最后，根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并基于iec61000-2-8表格建立能量指标的分级评估基准，综合评判用户侧电压暂降的严重程度。
[0067]
如图4所示，所述能量指标的计算先通过计算电网侧的暂降幅值和持续时间经变压器传递后得到的用户侧暂降幅值和持续时间，然后基于融合耐受曲线对不同电压暂降类型事件的幅值进行重建，对重建后的暂降幅值和持续时间分别乘以各自对应的影响度系数，最后根据能量指标公式计算出用户侧的电压暂降能量指标。
[0068]
将iec61000-2-8推荐表格划分的8个持续时间区间，9个暂降幅值的影响度区间由
高到低综合划分为5个等级(对于持续区间，可以由高到底，区间划分可以为区间1-2，3-4，5-6，7，8共计五个区间；暂降幅值区间划分可以为区间1-2，3-4，5-6，7-8，9共计五个区间；)，根据式(10)所示的能量指标公式以及融合耐受曲线函数对能量指标进行计算，划分为表1所示的5个电压暂降事件严重程度等级。
[0069][0070]
其中，u(t)为电压暂降幅值，u
nom
为标称电压；t为电压暂降持续时间；
[0071]
表1电压暂降事件严重程度等级划分
[0072][0073]
应用上述技术方案可知，本发明针对不同变压器类型对不同暂降类型的暂降事件造成的特征值变化进行了分析；然后，针对用户侧存在多个负荷设备，建立了融合耐受曲线来综合计算用户侧负荷的暂降特征值，运用改进的层次分析法对暂降的特征值进行了影响度计算，并建立了基于能量指标的分级评估基准，综合判断电压暂降事件的严重程度，解决了基于电网侧数据评估用户侧电压暂降严重程度的问题，实现了构建评估用户侧电压暂降严重程度的一种方法。
[0074]
实施例2，一种电压暂降严重程度评估装置，包括：
[0075]
第一计算模块，用于计算用户侧的电压暂降特征值；
[0076]
建立模块，用于依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；
[0077]
第二计算模块，用于计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；
[0078]
获得模块，用于结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；
[0079]
评估模块，用于根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。
[0080]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0081]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0082]
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：
1.一种电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，包括：步骤1、计算用户侧的电压暂降特征值；步骤2：依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；步骤3：计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；步骤4：结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；步骤5：根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。2.根据权利要求1所述的电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，所述步骤2，包括：步骤2.1：针对用户侧多条不同设备耐受曲线，建立基于不同暂降类型的综合耐受曲线；步骤2.2：根据综合耐受曲线建立t为持续时间，u为暂降幅值，a、b、c、d为未知参数的改进指数函数模型的融合耐受曲线函数u＝ae
b*t
+ce
d*t
；步骤2.3：运用非线性最小二乘法对综合耐受曲线的重合部分直接采取拟合数据，对综合耐受曲线的不重合部分，取综合耐受曲线的中间数据值作为拟合数据，拟合出针对用户侧不同电压暂降类型的融合耐受曲线。3.根据权利要求1所述的电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，所述步骤3，包括：步骤3.1：将暂降幅值分为9个区间，持续时间分为8个区间运用九标度法构建电压暂降幅值的判断矩阵a
u
和持续时间的判断矩阵a
t
；步骤3.2：基于所述的判断矩阵建立暂降幅值以及持续时间的判断矩阵，通过求解判断矩阵的暂降幅值最大特征值λ
umax
和持续时间最大特征值λ
tmax
对应的特征向量作为暂降幅值的权重向量w
u
和持续时间的权重向量w
t
；步骤3.2：引入一致性比例值cr对判断矩阵进行一致性检验；步骤3.4：对暂降幅值的权重向量w
u
和持续时间的权重向量w
t
进行归一化计算得到暂降幅值的影响度系数和持续时间的影响度系数。4.根据权利要求1所述的电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，所述步骤4，具体为：将用户侧的电压暂降特征值先通过融合耐受曲线重建，获得不同电压暂降类型的重建暂降幅值、持续时间，对重建后的暂降幅值以及持续时间乘以对应的暂降幅值的影响度系数和持续时间的影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间。5.根据权利要求1所述的电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，所述步骤5，包括：步骤5.1：将修正后的暂降特征值代入能量指标公式中，计算出用户侧的电压暂降能量指标；步骤5.2：基于划分的暂降幅值和持续时间区间将能量指标划分为多个等级；步骤5.3：基于多个等级的能量指标值建立能量指标分级评估基准，根据用户侧的能量指标综合评估电压暂降事件的严重程度等级。6.根据权利要求5所述的电压暂降严重程度评估方法，其特征在于，所述等级为5个，当能量指标e
vs
≤0.0073，评估严重程度等级为缓和；当0.0073<e
vs
≤0.0145，评估严重程度等级为中等；当0.0145<e
vs
≤0.0304，评估严重程度等级为比较严重；当0.0304<e
vs
≤0.3327，评估严重程度等级为严重；当0.3327<e
vs
，评估严重程度等级为特别严重。
7.一种电压暂降严重程度评估装置，其特征在于，包括：第一计算模块，用于计算用户侧的电压暂降特征值；建立模块，用于依据用户侧不同设备耐受曲线，建立不同电压暂降类型的融合耐受曲线；第二计算模块，用于计算电压暂降特征值的影响度系数；其中，电压暂降特征值的影响度系数包括暂降幅值的影响度系数、持续时间的影响度系数；获得模块，用于结合融合耐受曲线以及影响度系数，获得修正后的暂降幅值以及持续时间；评估模块，用于根据修正后的暂降幅值以及持续时间计算用户侧的能量指标，并建立能量指标分级评估基准，评估用户侧电压暂降严重程度。

技术总结
本发明公开了一种电压暂降严重程度评估方法、装置，属于配电网电能质量研究技术领域。本发明考虑不同变压器类型对不同电压暂降事件传播的影响，实现了电网系统侧数据与用户侧数据间难以转换的问题；利用非线性最小二乘法建立融合耐受曲线来综合评估用户侧电压暂降严重程度等级，解决了用户侧存在多个负荷设备，无法基于电网侧数据综合评估用户侧严重程度的问题；运用改进的层次分析法对电压暂降的特征值即暂降幅值和持续时间进行了影响度系数的计算，并建立了基于能量指标的分级评估基准，能够定量的反映用户侧更加真实的暂降程度，实现了对用户侧电压暂降事件严重程度的合理、准确评估。准确评估。准确评估。


技术研发人员：何觅 杨发宇 蒋羽鹏 于振国 程天泽 李芳洲 陈治廷 徐肖庆
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司昆明供电局
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/21