基于模糊综合评估方法的储气库电能质量评估

刘真志 尹 浩 盛 勇 廖浩然 李雪源 熊 兵 刘 浩 杨 敏 彭 韬

1.中石油西南油气田公司储气库管理处 重庆 401121;2.重庆科技学院智能技术与工程学院 重庆 401331

保障工业用电设备用电的安全稳定是企业生产工作中的重要环节,电能质量对用电安全保障有着举足轻重的作用,对其进行测量、分析、评估能够客观准确地掌握用电情况。主要方法有基于模糊数学的方法、概率统计方法、秩和比法、灰色关联分析法、投影寻踪法和雷达图法等。文献[1]中的概率统计与矢量代数方法需要有持续的监测数据;文献[2]中的人工神经网络方法需要大量的样本;文献[3]中的遗传投影寻踪法也同样需要大量的样本;文献[4]中的秩和比法的秩次容易造成信息的丢失;文献[5]采用的聚类分析法主要用于分类。采用模糊综合评估的方法没有连续测量和大样本的要求适用于对储气库供电系统的电能质量短时间断监测和评估。

1 模糊综合评估方法

1.1 模糊综合评价基本模型

模糊综合评估的主要步骤有:隶属度函数、合成算法、赋权方法和识别原则的选择。

1.2 评估依据

结合国家电能质量标准、国内外专家经验以及各项电能指标对储气库用电设备的重要性。

1.3 单项指标评估等级

按照国家标准对单项指标评估的等级分为优质、良好、一般、合格、不合格5个等级,分别对应1-5级。各指标的限值为:频率偏差（X1）小于0.2 Hz;谐波电压总畸变率（X2）小于5%;长时间闪变（X3）小于1s;3、5、7、9次谐波电流（X4-X7）允许值分别为20、20、15、6.8;电压偏差（X8）介于-10%和7%之间;三相不平衡（X9）小于2%。

2 实例应用

2.1 测量数据及整理

对8个节点（1号变电所:1#UPS、1#空压机、电源进线1、电源进线2;2号变电所:LED屏、1#UPS、2#UPS、电源进线1）的电能质量指标进行测量,共测得230个数据,对应各单项指标评估等级得到各等级出现次数。

2.2 隶属度函数设计

分别将1级纳入岭型隶属度函数的偏小型,2、3、4级纳入中间型,5级纳入偏大型,公式如下:

（1）1级:

（2）2、3、4级:

（3）5级:

其中d表示指标的限值,x表示指标的测量值。按照实际情况选取X1、X2的值求出k、C,如表1所示。

表1 隶属度函数参数值

2.3 确定指标权重

根据设备实际情况和专家经验最终确立各指标对储气库设备的影响程度,按大小排序依次为:频率偏差、谐波电压总畸变率、长时间闪变、谐波电流（3、5、7、9次）、电压偏差、三相不平衡度,通过设定标度法对各个相邻指标进行比较,得到集合A={1.8,1.7,1.2,1,1,1,1.5,1.2},利用逐项相乘法和对称矩阵原理构造m×m一致性矩阵,进行归一化处理后得到各指标的权重为0.28、0.16、0.10、0.09、0.06和0.05。

2.4 评估结果

利用加权平均法的将权重与构造的模糊评估矩阵合成得到每个节点电能质量各等级所占比例如表2。

表2 各节点评估结果

由于国家标准限值是一个不容逾越的底线,因此监测点有一项未达到国家标准则对其判断不合格,再对其余节点进行模糊综合评估,按照最大隶属度的识别原则,评价结果为:

1号变电所:1#UPS不合格;1#空压机不合格;电源进线1不合格;电源进线2优秀;

2号变电所:LED屏不合格;1#UPS不合格;2#UPS不合格;电源进线1不合格。

3 结论

本文针对储气库的8个用电节点的用电质量进行评估,首先对各节点的每个指标建立评价体系,通过专家打分和层次分析法确定各指标权重,利用模糊综合评估方法对其进行综合评价。结果表明储气库变电站存在一定的用电质量问题,需要采取改进措施。