一种中压供电可靠性效果评估方法与流程

1.本发明属于评估方法，具体涉及一种中压供电可靠性效果评估方法。


背景技术：

2.电网是现代社会能源供应的重要形式，无论工业还是民用，很多设备都高度依赖电网供电。
3.然而由于系统性原因，电网供电的效果却并不能满足所有用电器的需求。首先从供电形式上说，电网供电是集中发电，然后通过电网进行电力传输，最终用户用电的能源供应形式。为了保证供电效率，电网的发电装置往往集中设置，使用燃煤、水力、核能、风能、太阳能或其他发电方式。同样基于效率的考虑，传输过程根据传输功率大小，跨区域距离不同，采用高压或超高压传输。因此在最终用户用电之前，最原始产生的电能已经经过了多次变换和处理，因此而产生的电力污染会对最终用户的用电效果产生影响。其次从最终用户用电的需求方式说，不同用户的用电需求不同，不同设备的用电需求也不同，例如电动机对电流和频率的敏感性较高，照明设备往往对电压的敏感性较高，高精度电子设备对电压和频率的敏感性较高。
4.现有技术往往只是在用电设备前增加一个稳压器来处理电力污染的情况。但是这种处理方式并不能实时针对用电设备的需求进行调整，也无法让发电和电力管理单位实时掌握电力调整的方向。
5.因此需要一种中压供电可靠性效果评估方法。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术的缺陷，提供一种中压供电可靠性效果评估方法。
7.本发明是这样实现的：1.一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于，包括下述步骤：
8.步骤一：数据收集
9.针对电网和电网中的每个设备分别收集数据；
10.步骤二：调整电网参数
11.分别调整电网的电网电压，电网电流，电网频率，使得电网中所有用电设备均停止工作，同时记录所有相关参数；
12.步骤三：电压电流合成
13.对记录的电压电流进行合成；
14.步骤四：曲线拟合
15.用合成电压u
t
、合成电流i
t
、电网频率f
t
、第i个设备的主要性能参数s
iat
、s
ibt
、s
ict
分别拟合，分别得到第i个设备的主要性能参数曲线；
16.步骤五：选取主要曲线
17.对同一个设备的同一个性能参数的三条曲线求导数，并取极值的绝对值，选取极
值绝对值最大对应的曲线为主要曲线；
18.步骤六：曲线归一化
19.对每个设备的每个性能参数对应的主要曲线进行曲线归一化；
20.步骤七：主要参数归一化曲线合并；
21.步骤八：求阈值范围；
22.步骤九：评估。
23.2.如权利要求1所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步骤一包括下述内容，
24.针对电网，收集下述参数：电网电压u
1t
、u
2t
、u
3t
，电网电流i
1t
、i
2t
、i
3t
，电网频率f
t
，其中u
1t
、u
2t
、u
3t
表示三相交流电的三个电压，i
1t
、i
2t
、i
3t
表示三相交流电的三个电流，t为时间，即u
1t
表示t时刻第一相的电压，u
2t
表示t时刻第二相的电压，u
3t
表示t时刻第三相的电压；i
1t
表示t时刻第一相的电流，i
2t
表示t时刻第二相的电流，i
3t
表示t时刻第三相的电流；f
t
表示t时刻电网的频率，
25.针对电网中的每个设备，收集下述参数：s
1at
、s
1bt
、s
1ct
、s
2at
、s
2bt
、s
2ct
、s
3at
、s
3bt
、s
3ct
、
…
s
iat
、s
ibt
、s
ict
，其中i表示设备序号，若电网中的用电设备有n个，那么i的取值范围为[1，n]，s
iat
、s
ibt
、s
ict
分别表示第i个设备在t时刻的主要性能指标，其中s
iat
的值必定有意义，s
ibt
和s
ict
的值不一定有意义，当无意义时，取值为
‑
1，
[0026]
设备的主要参数是设备正常运行时的主要参数；
[0027]
本步骤的t为时间，t与t 1之间的间隔为1秒，当t的值小于等于3000时，持续进行采样；当t的值大于3000，且电网中所有设备均持续正常工作时，每次循环除了采样外，还执行后续步骤。
[0028]
3.如权利要求2所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步骤三包括下述内容，
[0029]
用下述公式计算合成电压u
t
[0030][0031]
用下述公式计算合成电流i
t
[0032][0033]
4.如权利要求3所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步骤五包括下述内容，
[0034]
步骤五对不同性能参数分别进行，
[0035]
当出现相同数值时，按照电压＞电流＞频率的优先级选取主要曲线。
[0036]
5.如权利要求4所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步骤六包括下述内容，
[0037]
设g
iat
(x)是序号为i的设备的主要参数s
iat
的主要曲线，其中x是电压u、电流i，频率f中的一个，具体确定方法依据步骤五的计算得到，
[0038]
那么归一化曲线f
iat
(x)的计算方法如下：
[0039][0040]
其中min{g
iat
(x)}是g
iat
(x)的最小值，max{g
iat
(x)}是g
iat
(x)的最大值，
[0041]
类似的也可以得到序号为i的设备的主要参数s
ibt
的归一化曲线f
ibt
(x)，
[0042]
类似的可以得到所有设备的所有主要参数的归一化曲线。
[0043]
6.如权利要求5所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步骤七包括下述内容，
[0044]
用下述公式求设备i的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)
[0045]
f
it
(x)＝p1f
iat
(x) p2f
ibt
(x) p3f
ict
(x)
[0046]
其中f
iat
(x)、f
ibt
(x)和f
ict
(x)是步骤六计算得到的设备i的主要参数归一化曲线，当然如果设备i没有相应的主要参数，那么对应的项数直接省略，
[0047]
p1、p2和p3是系数，该三个值可以选用下述任意一种方式确定：
[0048]
方式一：外部给定
[0049]
如果工作人员能够确定几个主要参数的权重关系，可以直接外部给定三个参数的权重比例，
[0050]
如果工作人员不能确定几个参数的权重关系，可以直接使用固定值，本技术给出的典型值为p1：p2：p3＝5:3:2
[0051]
方式二：根据几个主要参数的数值确定权重比例关系
[0052]
当|max{(f
iat
(x))
″
}| |max{(f
ibt
(x))
″
}| |max{(f
ict
(x))
″
}|≠0时，p1、p2和p3用下述公式计算
[0053][0054][0055][0056]
其中(f
iat
(x))
″
表示对函数f
iat
(x)求二阶导，max{(f
iat
(x))
″
}表示(f
iat
(x))
″
的最大值，|max{(f
iat
(x))
″
}|表示max{(f
iat
(x))
″
}的绝对值，类似的(f
ibt
(x))
″
表示对函数f
ibt
(x)求二阶导，max{(f
ibt
(x))
″
}表示(f
ibt
(x))
″
的最大值，|max{(f
ibt
(x))
″
}|表示max{(f
ibt
(x))
″
}的绝对值；(f
ict
(x))
″
表示对函数f
ict
(x)求二阶导，max{(f
ict
(x))
″
}表示(f
ict
(x))
″
的最大值，|max{(f
ict
(x))
″
}|表示max{(f
ict
(x))
″
}的绝对值，
[0057]
如果|max{(f
iat
(x))
″
}| |max{(f
ibt
(x))
″
}| |max{(f
ict
(x))
″
}|＝0，那么p1＝p2＝p3＝1/3，
[0058]
当然如果只有两个主要参数，那么p1＝p2＝1/2，
[0059]
如果只有一个主要参数，那么不需要经过本步骤的主要参数归一化曲线合并。
[0060]
7.如权利要求6所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其特征在于：所述的步
骤八包括下述内容，
[0061]
对设备i的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)求上下限，该上下限为设备i对中压电质量的边界阈值。
[0062]
如上所述的一种中压供电可靠性效果评估方法，其中，所述的步骤九包括下述内容，
[0063]
当下一时刻，电网中新的电压电流频率出现时，用前述拟合公式计算每个设备的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)，如果计算结果均在步骤八的阈值范围内，则判定中压电质量合格，否则判定中压电质量不合格。
[0064]
本发明的显著效果是：本技术的效果评估方法，通过评价电网中每个设备的用电效果，然后从用电效果反过来评价中压电可靠性。在方法执行过程中，选取了用电设备的主要性能参数，使得评价结果与用电设备效果直接挂钩，评价结果可靠精确，通过选取主要曲线、归一化和曲线合并，使得多维度的评价变为简单的数值比较，保证了评价结果简单易懂。
具体实施方式
[0065]
一种中压供电可靠性效果评估方法，包括下述步骤：
[0066]
步骤一：数据收集
[0067]
针对电网，收集下述参数：电网电压u
1t
、u
2t
、u
3t
，电网电流i
1t
、i
2t
、i
3t
，电网频率f
t
，其中u
1t
、u
2t
、u
3t
表示三相交流电的三个电压，i
1t
、i
2t
、i
3t
表示三相交流电的三个电流，t为时间，即u
1t
表示t时刻第一相的电压，u
2t
表示t时刻第二相的电压，u
3t
表示t时刻第三相的电压；i
1t
表示t时刻第一相的电流，i
2t
表示t时刻第二相的电流，i
3t
表示t时刻第三相的电流；f
t
表示t时刻电网的频率。
[0068]
针对电网中的每个设备，收集下述参数：s
1at
、s
1bt
、s
1ct
、s
2at
、s
2bt
、s
2ct
、s
3at
、s
3bt
、s
3ct
、
…
s
iat
、s
ibt
、s
ict
。其中i表示设备序号，若电网中的用电设备有n个，那么i的取值范围为[1，n]。s
iat
、s
ibt
、s
ict
分别表示第i个设备在t时刻的主要性能指标，其中s
iat
的值必定有意义，s
ibt
和s
ict
的值不一定有意义，当无意义时，取值为
‑
1。
[0069]
主要性能指标不一定是该设备的主要参数。设备的主要参数是设备正常运行时的主要参数，一般包括电流、电压、功率等；主要性能指标是指设备作为整体，对外提供某种功能的效果评判维度。在不同场合不同应用场景，设备的主要性能指标可能会有所不同，只要在进行本方法前，确定设备的主要性能能指标即可。
[0070]
为统一计算，提高效率，本技术给每个设备最多三个主要性能指标，当然本领域的技术人员可以根据需要设置更多的性能指标维度。
[0071]
例如电风扇的主要功能是吹风，因此其主要性能指标为转速，则电风扇的s
7at
就表示电风扇的转速(假设电风扇的设备序号为7)，一般来说电风扇没有其他主要性能指标，因此s
7bt
和s
7ct
的值均为
‑
1；而电风扇主要参数可以包括额定电压、额定电流、额定功率等参数，这些参数并不是影响电风扇最主要使用功能的参数，因此不是主要性能指标。
[0072]
又如电灯的主要功能是照明，因此其主要性能指标为亮度，则电灯的s
8at
就表示电灯的亮度(假设电灯的设备序号为8)，而电灯的额定电压、额定电流、额定功率等参数不是电灯的主要性能指标。
[0073]
再如仍旧是电灯，在某些特殊情况下，除了照明的需求外，对于电灯放热的也有限制，那么该电灯的s
9at
就表示电灯的亮度，s
9bt
表示电灯的放热(假设这个电灯的设备序号为9)，s
9ct
的值为
‑
1。
[0074]
本步骤的t为时间，根据电网中设备精度不同，可以随意设置，一般情况下t与t 1之间的间隔为1秒。当t的值小于等于3000时，持续进行采样；当t的值大于3000，且电网中所有设备均持续正常工作时，每次循环除了采样外，还执行后续步骤。
[0075]
步骤二：调整电网参数
[0076]
分别调整电网的电网电压u
1t
、u
2t
、u
3t
，电网电流i
1t
、i
2t
、i
3t
，电网频率f
t
，使得电网中所有用电设备均停止工作。
[0077]
本步骤的目的是检验用电设备在极限情况下的主要性能参数情况，以及对应的电网参数。
[0078]
由于大部分用电设备无法承受超过额定电压、额定电流的电能，因此当电压或电流达到额定电压极限或额定电流极限(上限和下限分别进行)时，通过开关主动将用电设备断开，以保护用电设备的安全。此时记录的该设备的主要性能参数，作为有效数据，用于后续计算。
[0079]
步骤三：电压电流合成
[0080]
用下述公式计算合成电压u
t
[0081][0082]
用下述公式计算合成电流i
t
[0083][0084]
步骤四：曲线拟合
[0085]
用合成电压u
t
、合成电流i
t
、电网频率f
t
、第i个设备的主要性能参数s
iat
、s
ibt
、s
ict
分别拟合，分别得到第i个设备的主要性能参数曲线。
[0086]
本步骤的拟合中针对的是主要性能参数不为
‑
1的数据进行的，即第i个设备的主要性能参数应有意义。
[0087]
例如，对于第i个设备，该设备有两个有意义的主要性能参数s
iat
和s
ibt
。根据前述步骤要求，该设备的s
ict
数值永远为
‑
1，因此后续计算仅针对s
iat
和s
ibt
进行。对于第一个性能参数s
iat
，分别与合成电压u
t
、合成电流i
t
、电网频率f
t
拟合，可以得到三个曲线：电压性能曲线k
iau
(t)，电流性能曲线k
iai
(t)，频率性能曲线k
iaf
(t)。类似的也可以得到第二个性能参数s
ibt
的三个曲线：电压性能曲线k
ibu
(t)，电流性能曲线k
ibi
(t)，频率性能曲线k
ibf
(t)。
[0088]
步骤五：选取主要曲线
[0089]
对同一个设备的同一个性能参数的三条曲线求导数，并取极值的绝对值，选取极值绝对值最大对应的曲线为主要曲线。
[0090]
上述过程对不同性能参数分别进行。
[0091]
当出现相同数值时，按照电压＞电流＞频率的优先级选取主要曲线。
[0092]
例如，对于第i个设备，该设备有两个有意义的主要性能参数s
iat
和s
ibt
，根据步骤
四得到对应参数s
iat
的三条曲线电压性能曲线k
iau
(t)，电流性能曲线k
iai
(t)，频率性能曲线k
iaf
(t)，以及对应参数s
ibt
的三条曲线电压性能曲线k
ibu
(t)，电流性能曲线k
ibi
(t)，频率性能曲线k
ibf
(t)。此时对电压性能曲线k
iau
(t)，电流性能曲线k
iai
(t)，频率性能曲线k
iaf
(t)分别求导，并分别取极值的绝对值，并比较三个数值，取数值最大对应的曲线为参数s
iat
的主曲线。类似的对电压性能曲线k
ibu
(t)，电流性能曲线k
ibi
(t)分别求导，并分别取极值的绝对值，并比较三个数值，取数值最大对应的曲线为参数s
ibt
的主曲线。
[0093]
步骤六：曲线归一化
[0094]
对每个设备的每个性能参数对应的主要曲线进行曲线归一化。具体做法如下：
[0095]
设g
iat
(x)是序号为i的设备的主要参数s
iat
的主要曲线，其中x是电压u、电流i，频率f中的一个，具体确定方法依据步骤五的计算得到。
[0096]
那么归一化曲线f
iat
(x)的计算方法如下：
[0097][0098]
其中min{g
iat
(x)}是g
iat
(x)的最小值，max{g
iat
(x)}是g
iat
(x)的最大值。
[0099]
类似的也可以得到序号为i的设备的主要参数s
ibt
的归一化曲线f
ibt
(x)。
[0100]
类似的可以得到所有设备的所有主要参数的归一化曲线。
[0101]
步骤七：主要参数归一化曲线合并
[0102]
用下述公式求设备i的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)
[0103]
f
it
(x)＝p1f
iat
(x) p2f
ibt
(x) p3f
ict
(x)
[0104]
其中f
iat
(x)、f
ibt
(x)和f
ict
(x)是步骤六计算得到的设备i的主要参数归一化曲线，当然如果设备i没有相应的主要参数，那么对应的项数直接省略。
[0105]
p1、p2和p3是系数，该三个值可以选用下述任意一种方式确定：
[0106]
方式一：外部给定
[0107]
如果工作人员能够确定几个主要参数的权重关系，可以直接外部给定三个参数的权重比例。
[0108]
如果工作人员不能确定几个参数的权重关系，可以直接使用固定值，本技术给出的典型值为p1：p2：p3＝5:3:2
[0109]
方式二：根据几个主要参数的数值确定权重比例关系
[0110]
当|max{(f
iat
(x))
″
}| |max{(f
ibt
(x))
″
}| |max{(f
ict
(x))
″
}|≠0时，p1、p2和p3用下述公式计算
[0111][0112][0113]
[0114]
其中(f
iat
(x))
″
表示对函数f
iat
(x)求二阶导，max{(f
iat
(x))
″
}表示(f
iat
(x))
″
的最大值，|max{(f
iat
(x))
″
}|表示max{(f
iat
(x))
″
}的绝对值，类似的(f
ibt
(x))
″
表示对函数f
ibt
(x)求二阶导，max{(f
ibt
(x))
″
}表示(f
ibt
(x))
″
的最大值，|max{(f
ibt
(x))
″
}|表示max{(f
ibt
(x))
″
}的绝对值；(f
ict
(x))
″
表示对函数f
ict
(x)求二阶导，max{(f
ict
(x))
″
}表示(f
ict
(x))
″
的最大值，|max{(f
ict
(x))
″
}|表示max{(f
ict
(x))
″
}的绝对值。
[0115]
如果|max{(f
iat
(x))
″
}| |max{(f
ibt
(x))
″
}| |max{(f
ict
(x))
″
}|＝0，那么p1＝p2＝p3＝1/3，
[0116]
当然如果只有两个主要参数，那么p1＝p2＝1/2，
[0117]
如果只有一个主要参数，那么不需要经过本步骤的主要参数归一化曲线合并。
[0118]
步骤八：求阈值范围
[0119]
对设备i的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)求上下限，该上下限为设备i对中压电质量的边界阈值。
[0120]
步骤九：评估
[0121]
当下一时刻，电网中新的电压电流频率出现时，用前述拟合公式计算每个设备的主要参数归一化曲线合并函数f
it
(x)，如果计算结果均在步骤八的阈值范围内，则判定中压电质量合格，否则判定中压电质量不合格。