CN104300532A - 一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，包括：S1)确定电压暂降评估对象，测量其公共耦合节点电压暂降数据；S2)分析整理电压暂降数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和电压暂降频率矩阵；S3)计算得出公共耦合节点处电压中断频率矩阵，通过电压中断频率矩阵得到电压中断发生次数。本发明能真实地反映***运行发生电压暂降时设备的实际状况，适用于计算机处理。

Description

一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程

技术领域

本发明属于电能质量领域，具体涉及一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程。

背景技术

随着基于大功率电力电子开关设备的普及和用电设备的技术更新，尤其是数控技术广泛应用于工业生产，电能质量低劣产生的危害越来越明显。据国际会议报告介绍，目前在美国，由于电能质量下降，每年所引起的损失达133亿美元，劣质电能质量带来的巨大经济损失使得人们对其关心程度不断加强。

同其它电能质量问题一样，电压暂降现象并不是一个新问题。近年来，随着各种敏感用电设备在工业中的广泛应用(特别是工业过程控制)，电压暂降等电能质量扰动问题已成为各方面关注的焦点。电压暂降通常是由供电***或用户内部的短路故障引起的。也可能是由于用户大电动机启动不当造成的。例如，雷击和绝缘子污闪引起***短路时，保护动作将其切除，而后又自动重合成功，这样一个过程对于故障线路上的用户，将有一次短路断电，而对于邻近(同一供电母线)的相关用户一般会经受一次电压暂降过程。如果重合闸不成功，故障线路再次断电，则故障线路上用户还可能被长期(大于3min)断电，而其余用户又将再经受一次暂降过程。电压暂降的危害同电压中断一样，对那些电压敏感的用户危害较大，如半导体制造业、造纸、纤维抽丝、板材加工、注塑压模生产线等。

针对电压暂降造成的损失评估，需找到一个通用的模型来表征所有这些本质上都不同于彼此的量。以往对电压暂降评估的方法大多是例证型的，它能够快速的对主要情况和潜在问题给出一个评估。然而，在这个全部过程中，需要夹杂人为的思想、考虑和干涉。同时，它无法使用计算机来计算，无法对一个大的工业过程进行全面精确的分析。这种方法已经无法满足现代分析方法的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，该流程根据电压暂降监测数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和年电压暂降频率矩阵，得到一段时间内的电压暂降次数，能真实地反映***运行发生电压暂降时设备的实际状况，适用于计算机处理。

本发明所采用的技术方案是：一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，包括：

S1)确定电压暂降评估对象，测量其公共耦合节点电压暂降数据；

S2)分析整理电压暂降数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和电压暂降频率矩阵；

S3)计算得出公共耦合节点处电压中断频率矩阵，通过电压中断频率矩阵得到电压中断发生次数。

所述的流程，步骤S1中，公共耦合节点电压暂降数据主要包括电压幅值、相位及暂降持续时间。

所述的流程，步骤S2中，建立电压暂降灵敏度矩阵P的方法包括：

根据暂降之后剩余电压的幅值百分比，从0～100％按小到大平均分成n段，建立行向量α，落在相应幅值第i段的向量元素根据电压暂降的持续时间，将0～t_max的时间段按小到大平均分成m段，建立列向量β，落在相应暂降时间第j段的向量元素其中t_max为电压暂降最大测量时间；

根据行向量α的第i个元素和列向量β的第j个元素，根据一个测量周期T内的实际暂降发生情况建立n*m的通断函数矩阵D，其中矩阵元素

由P＝α·D·β，即得到电压暂降灵敏度矩阵P。

所述的流程，步骤S2中，建立电压暂降频率矩阵Q的方法包括：

电压暂降频率矩阵Q为n*m的矩阵；在一个测量周期T内，测量通断函数矩阵D中为1的矩阵元素D_ij所对应的的电压暂降发生次数Q_ij，通断函数矩阵D中为0的矩阵元素所对应的Q元素值则为0，据此建立电压暂降频率矩阵Q。

所述的流程，步骤S3具体包括：

对电压暂降灵敏度矩阵P和电压暂降频率矩阵Q进行点乘，得到n*m的电压中断频率矩阵I，即矩阵I中的元素I_ij＝P_ij·Q_ij；

一个测量周期T内的电压中断发生次数

所述的流程，n为10，m为5，t_max为1s，T为一年。

本发明的优点：本发明提供了一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，该流程采用电压暂降灵敏度、暂降发生的频率等概率矩阵的方法处理电压暂降相关数据，得到年电压暂降的次数。本流程成功地将分析结果和电压暂降的技术分析结合成为一种独特的、灵活的方法，较为真实的反映了***运行发生电压暂降时设备的实际状况，同时也适用于计算机处理，为电压暂降损失评估提供了一种实用方法。

附图说明

附图1为一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程框图。

具体实施方式

本发明基于矩阵因子建立电压暂降损失评估的流程，为电压暂降的评估提供了一套可量化计算、灵活通用型并适用于计算机的计算方法。该方法采用应用概率矩阵的方法处理电压暂降相关数据，得到年电压暂降的次数。

一种基于费用因子矩阵的电压暂降经济评估方法，主要包含以下步骤：

S1)确定电压暂降评估对象，测量并统计其PCC节点电压暂降数据；

S2)分析整理电压暂降实测和统计数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和年电压暂降频率矩阵；

S3)计算得出节点处年电压暂降频率及发生次数。

所述的方法，步骤S1中，需对PCC节点监测电能质量数据，其中电压暂降数据主要包括电压幅值、相位及暂降持续时间。

所述的方法，步骤S2中，分别定义电压暂降设备灵敏度矩阵P和年电压暂降频率矩阵Q。两个矩阵均为二维矩阵，矩阵P的变量组成如下：

矩阵的行向量α表示暂降剩余电压的幅值，从100％-0平均分成10部分([100％-90％)，[90％-80％)，…[10％-0])；列向量β表示电压暂降的持续时间，从0-1s平均分成5部分([0-200ms)，[200-400ms)，[400-600ms)，[600-800ms)，[800-1000ms])。

由P＝α·D·β，即得到电压暂降灵敏度矩阵P。

年电压暂降频率矩阵Q根据P矩阵中的每个向量实测而来。

设剩余电压为u，过程灵敏度函数为P(u)，暂降频率函数为Q(u)，中断风险函数为I(u)，则

I(u)＝P(u)·Q(u)

对于连续分布函数，由于中断造成的总暂降次数为：

$N=\underset{u=0\%}{\overset{100\%}{\∫}}\left(P\left(u\right)Q\left(u\right)\right)\mathrm{du}$

所述的方法，步骤S3中，结合步骤2中的两个矩阵，对上述暂降次数计算公式离散化：

将暂降灵敏度矩阵P和年暂降频率矩阵Q对应的元素相乘，可以得到每年中断发生的频率矩阵I，I表征了在每个u～t(电压-时间)范畴与暂降相关的中断发生的频率，进而可以得到每年总的中断发生的次数。

I_ij＝P_ij·Q_ij

$N=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}I(i,j)$

下面结合具体实施例来进一步详述本发明。

本发明本发明提供了本发明提供了一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，该方法采用应用概率矩阵的方法处理电压暂降相关数据，得到年电压暂降的次数，可为评估年度电压暂降的损失奠定基础。基于矩阵因子建立电压暂降损失评估的流程，为电压暂降的评估提供了一套可量化计算、灵活通用型并适用于计算机的计算方法。

一种基于矩阵因子的电压暂降评估方法，其主要步骤如下：

S1)确定电压暂降评估对象，测量其PCC(公共耦合节点)节点电压暂降数据；

S2)分析整理电压暂降实测数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和年电压暂降频率矩阵；

S3)计算得出节点处年电压暂降频率及发生次数。

具体实施步骤如下：

1、确定评估对象，在PCC节点或公共母线上安装电能质量监测设备，记录电能质量相关数据。

2、分析整理电压暂降实测数据，分别对电压暂降数据的电压幅值、相位及暂降持续时间进行整理，建立电压暂降灵敏度矩阵和年电压暂降频率矩阵。

3、通过概率论统计计算得出的电压暂降灵敏度矩阵和年电压暂降频率矩阵，进一步计算年电压暂降频率计发生次数。

I_ij＝P_ij·Q_ij

$N=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}I(i,j)$

该方法得到的数据可为电压暂降损失评估奠定基础。在具体评估时，可针对具体评估对象，建立电压暂降费用因子矩阵，然后计算评估电压暂降年度损失。

例如，将扰动引起的压降进行统一折算，再计算造成的经济损失。例如，以短时扰动为基础，假设短时断电造成的经济损失为1；当电压暂降高于90％时，没有对设备造成损失，即损失因子为0；暂降程度为70～90％时，损失因子为0.1；暂降程度为50～70％时，损失因子为0.4；当电压暂降低于50％时，损失因子为0.8。在分析权重因子时，忽略了暂降持续时间的影响，即认为电压暂降造成的经济损失主要由暂降的幅值来决定的，这样的假设是符合设备特性的。因此，得到了与矩阵P和Q结构相同的暂降费用矩阵E。

基于矩阵P和矩阵Q，结合费用因子矩阵E，可评估得出年电压暂降的损失费用：

$C=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{ij}}\·Q_{\mathrm{ij}}\·E_{\mathrm{ij}})$

该方法对电压暂降灵敏度、暂降发生的频率以及每次暂降造成的损失进行计算，通过费用因子矩阵计算评估电压暂降损失，较为真实的反映了***运行发生电压暂降时设备的实际状况，为电压暂降损失评估提供了一种实用方法。

Claims (6)

1.一种基于矩阵因子的电压暂降评估流程，其特征在于包括：

S1)确定电压暂降评估对象，测量其公共耦合节点电压暂降数据；

S2)分析整理电压暂降数据，建立电压暂降灵敏度矩阵和电压暂降频率矩阵；

S3)计算得出公共耦合节点处电压中断频率矩阵，通过电压中断频率矩阵得到电压中断发生次数。

2.根据权利要求1所述的流程，其特征在于：步骤S1中，公共耦合节点电压暂降数据主要包括电压幅值、相位及暂降持续时间。

3.根据权利要求1所述的流程，其特征在于：步骤S2中，建立电压暂降灵敏度矩阵P的方法包括：

根据暂降之后剩余电压的幅值百分比，从0～100％按小到大平均分成n段，建立行向量α，落在相应幅值第i段的向量元素根据电压暂降的持续时间，将0～t_max的时间段按小到大平均分成m段，建立列向量β，落在相应暂降时间第j段的向量元素其中t_max为电压暂降最大测量时间；

根据行向量α的第i个元素和列向量β的第j个元素，根据一个测量周期T内的实际暂降发生情况建立n*m的通断函数矩阵D，其中矩阵元素

由P＝α·D·β，即得到电压暂降灵敏度矩阵P。

4.根据权利要求3所述的流程，其特征在于：步骤S2中，建立电压暂降频率矩阵Q的方法包括：

电压暂降频率矩阵Q为n*m的矩阵；在一个测量周期T内，测量通断函数矩阵D中为1的矩阵元素D_ij所对应的的电压暂降发生次数Q_ij，通断函数矩阵D中为0的矩阵元素所对应的Q元素值则为0，据此建立电压暂降频率矩阵Q。

5.根据权利要求4所述的流程，其特征在于，步骤S3具体包括：

对电压暂降灵敏度矩阵P和电压暂降频率矩阵Q进行点乘，得到n*m的电压中断频率矩阵I，即矩阵I中的元素I_ij＝P_ij·Q_ij；

一个测量周期T内的电压中断发生次数

6.根据权利要求3～5中任一项所述的流程，其特征在于：n为10，m为5，t_max为1s，T为一年。