電力系統電能質量評估與改善技術研究

［關鍵詞］電力系統；電能質量評估；改善技術；高質量供電

［中圖分類號］TM711 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0034–03

電能質量是衡量電力系統安全性、穩定性的重要指標。隨著各類數字化、智能化家用電器的出現和廣泛應用，人們對電網中的輸電穩定性、電能質量提出了更高的要求。保證電力系統電能的安全、穩定、高質量輸送，是滿足用戶用電需求的關鍵。電力企業定期對電能質量進行綜合評估，并根據當前電能輸送情況和服務水平，運用現代技術，對電能質量評估模型進行技術改善，是事關民眾日常生活的重要事項。文章基于電力系統電能質量評估結果，充分運用多種技術，推進電力系統輸電、電能評估整體改善，不斷提高電能質量。

1電力系統電能質量評估概述

電力系統電能質量評估是以整個電力系統電能配給為對象的評估工作，要求依據國家標準、行業標準和用戶自定義標準對系統內的電能質量進行評估，獲得包括電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動、電壓閃變、頻率偏差、諧波等在內的評估結果。通過對評估結果的解釋、分析，明確電能質量問題，并針對用戶電力系統的實際情況和存在的具體問題，制訂方案、采取措施，解決電力系統電能質量問題，逐步提高電力系統配給電能服務質量，滿足用戶的用電需求。電能質量評估方式較多，按照不同的標準，將其劃分為5大類，如圖1所示。

2電力系統電能質量評估與改善的重要性

電力系統電能質量評估是電力企業明確供電穩定性、服務質量以及發現問題的重要舉措，若電力企業能依據電能質量評估結果，發現配電、供電各環節存在的不合理參數，并對其進行針對性分析、解決，不僅能從供電服務端，提高輸電效率與質量，還能從用電端提高用戶體驗感和滿意度。電力系統電能質量評估與改善，能從電能評估和供電服務兩個方面充分發揮其作用，推進電力系統不斷完善，逐步提高供電服務質量，滿足人們日益增長的用電需求，并為電力企業及時發現、分析并解決電力系統建設問題、供電服務問題提供依據。

2.1改進電能評估模型，提升電能質量評估準確性

電力企業在對電力系統電能質量進行綜合評估的過程中，能根據評價結果，全面掌握電力系統電能質量各項指標，如電力系統頻率偏差、電壓波動與閃變、三相電壓不平衡度、供電電壓偏差，從而準確了解電力系統的運行狀況和電能輸送服務質量，精準定位存在的不合理之處或不足之處，進而逐步優化、完善電能評估模型，提高模型的完整度，不斷提升電力系統電能評估的準確性、效率性，為后續電能評價、電能服務改進、電力系統優化等各項工作開展提供依據。通過電力系統電能質量評估與改善，電力系統供電服務等各項工作存在的問題能被及時發現，電力企業可以此為依據，不斷優化電力系統，提高全系統的供電服務質量。同時，電能評估模型也能根據電能質量評估需求不斷完善，進而提高電能質量與供電服務水平。

2.2及時發現系統問題，改善電力系統運行狀態

現代技術廣泛應用于用電端及供電端，大幅提高了電力系統的供電服務效率與質量。電力企業定期對電力系統開展電能評估以及改善工作，可依托電能評估模型，及時發現電力系統存在的問題，如電壓不穩定、電力系統頻率偏差等，找準供電服務、電能質量無法滿足用戶用電需求的主要原因，從而找準電力系統設計優化的落腳點。在找到電力系統運行問題之后，電力企業可針對問題采取相應措施，對影響電力系統電能質量的各要素進行分析、處理，推進電力系統結構逐步完善，逐漸提高服務質量，盡可能提升用電端和輸電端的供需對接性。總之，電力系統電能質量評估與改善能輔助電力系統及時發現、精準定位影響供電服務質量的關鍵點，從而輔助企業采取措施，解決問題，提高電能質量、電力系統運行水平。

2.3提升電力系統供電服務的安全性和穩定性

用電安全、穩定，是用戶最基本的用電需求。若用戶最基本的用電需求都無法滿足，則會直接影響電力系統的整體發展，嚴重的話還會對社會公共事業發展造成較大影響。依托電力系統電能評估模型，定期對電能質量進行評估，并依據評估結果調整、優化電力系統，逐步提高電力系統供電服務的效率與水平，可從供需對接的角度入手，提升電力系統電能質量、供電服務的安全性和穩定性。

依托計算機搭建電能評估模型，使電力企業定期開展電能質量評估工作成為可能，可保證電力企業動態掌握電力系統供電狀況，并作為重要依據，推進電力系統不斷優化，從而提升電力系統電能輸送的穩定性，滿足人們對電能質量、電壓穩定的實際需求。

3電力系統電能質量評估和改善技術應用策略

3.1基于模糊聚類理論的電能質量評估和改善

模糊聚類理論是電能質量評估的重要理論依據，該理論指導下的電能質量評估模型的優化，可將電能質量評估工作從傳統模式和指標下解放出來，適應電力系統的不斷改進趨勢，滿足當前階段電力系統進行電能質量評估的需求。改進FCM聚類分析是模糊聚類理論應用推進電能質量評估方法改進的一大關鍵，即模糊C均值。模糊C均值作為一種無監督性的機器學習算法，能在圖像處理、數據分析中廣泛應用，且能在未對數據進行標識的情況下，對比、分析數據間的相似程度，并將相似程度大的數據歸為一類。FCM聚類分析以歐氏距離為基本理論，其將系統內的每個指標看作相同地位，即無法考慮、區分各指標的差異性，容易在數據分析時存在結果不準確的情況。因此，需要對電能質量評估常用的FCM聚類分析方法進行相應調整、改進，彌補其在指標差異性忽視方面的不足之處，通過對FCM聚類分析方法進行優化、改進，保留其所具有的優勢，并從指標、評估差異性的角度，對其進行補充、優化，保證在電能質量評估的過程中，對各樣本的等級情況進行準確把握。

傳統FCM算法易受初值的影響，無法保證找到最優解，存在陷入局部最優的風險，以此為重要理論構建的電能質量評估模型，無法保證評估結果的全面性和準確性。針對這一情況，以模糊C均值為關鍵，對聚類分析法進行改進，將粒子群所具有的全局搜索優越性與FCM算法融合在一起，以粒子群算法代替傳統的FCM算法尋找聚類中心，提升搜索的全局性，以逐步提高數據的局部搜索能力與評估分析能力。

國家標準對電能質量評價各指標的限值有明確規定，但是限值具體設置的等級并沒有明確規定。因此，各限值內外的等級各數無法確定，需根據實際情況劃分等級，確定等級各數，為后續電能質量評估做好充分的準備工作。在限值、等級個數確定的基礎上，監測點數據、評估等級數據等結合起來，構成評估矩陣，采取模糊C均值的聚類分析方法，對傳統的FCM聚類分析算法進行改進，取最大聚類數、最小聚類數，經過計算，得到輪廓系數均值，從而得到更準確的電能質量評估數據，分析得到評估結果，為評估者、電力企業提供真實、全面的評估數據，在確保電能評估模型能滿足實際需求的同時，推進電力系統不斷改進、優化，以逐步提高電力系統的供電服務質量。

3.2基于層次分析法的電能質量評估和改善

隨著人們用電需求的日益增加和改變，傳統階段常用的電能質量評估模型和方法已經無法適應當前的電網供電情況和用電環境，這就需要電力企業根據實際需求，不斷調整、優化、改善電能質量評估模型，從而適應新的用電需求環境，對電力系統的電能質量進行動態、全面的評估與反饋，確保電力企業及時、準確發現電能質量問題，提高電能質量評估對電力系統改進、供電服務優化的指導價值。

層次分析法（AHP）是一種面對多目標問題時應用頻率較高的主觀綜合評估方法，其具有較強的邏輯性和完整的理論體系，將其應用于電力系統，推進電能質量評估與改善，可在電能質量評估過程中，確定指標權重，并在此基礎上，區分指標間的特殊性、主次程度，從而對各評估指標進行前后排序，將重要的指標排在靠前位置，將次要指標排在靠后位置。基于層次分析法的電能質量評估與改善可自動抓取電能質量的重要指標，由主到次地進行電能質量各指標評估，使電力企業得到的評估結果更加準確、明確，評估更為嚴謹。

根據重要程度，將電能質量這一評估對象按照從屬關系建立層次分析結構，在明確各指標重要程度的基礎上，對各個層次指標進行對比、分析，形成矩陣，按照從主要到次要的順序，對矩陣內的各指標進行標度，見表1。

根據電力系統電能質量評估的重要程度，將其劃分為不同等級，對各等級的指標進行標度，以此為依據，構建電能質量評估模型，以新模型代替傳統不分主次關系的評估指標，輔助電力企業從眾多指標中抓取關鍵指標，提高電能質量評估效率。其中，矩陣是否滿足條件，是決定是否采用這一矩陣進行電能質量評估的關鍵點。若矩陣隨機一致性指標與平均隨機一致性指標的比值小于0.10，則矩陣所在層次的指標排序合理，可作為進行電力系統電能評估的重要依據。若比值不符合上述條件，則該矩陣不合理，無法應用于電能質量評估，應建立新的矩陣，直到比值符合條件，通過一致性檢驗。

4結束語

通過文章對電力系統電能質量評估與改善技術的研究可知，電力企業應在明確電能評估重要性的基礎上，根據當前電力系統的運行情況，運用現代技術，對電能評估模型進行技術改進、完善，合理設置評估等級和評估指標，形成判斷矩陣，為電能質量評估提供良好的評估模型和載體，輔助評估者獲取全面、準確的評估結果，用以指導電力系統不斷完善，提升電力系統供電服務質量與水平。