基于模糊綜合評估方法的儲氣庫電能質量評估

劉真志 尹 浩 盛 勇 廖浩然 李雪源 熊 兵 劉 浩 楊 敏 彭 韜

1.中石油西南油氣田公司儲氣庫管理處 重慶 401121;2.重慶科技學院智能技術與工程學院 重慶 401331

保障工業用電設備用電的安全穩定是企業生產工作中的重要環節,電能質量對用電安全保障有著舉足輕重的作用,對其進行測量、分析、評估能夠客觀準確地掌握用電情況。主要方法有基于模糊數學的方法、概率統計方法、秩和比法、灰色關聯分析法、投影尋蹤法和雷達圖法等。文獻[1]中的概率統計與矢量代數方法需要有持續的監測數據;文獻[2]中的人工神經網絡方法需要大量的樣本;文獻[3]中的遺傳投影尋蹤法也同樣需要大量的樣本;文獻[4]中的秩和比法的秩次容易造成信息的丟失;文獻[5]采用的聚類分析法主要用于分類。采用模糊綜合評估的方法沒有連續測量和大樣本的要求適用于對儲氣庫供電系統的電能質量短時間斷監測和評估。

1 模糊綜合評估方法

1.1 模糊綜合評價基本模型

模糊綜合評估的主要步驟有:隸屬度函數、合成算法、賦權方法和識別原則的選擇。

1.2 評估依據

結合國家電能質量標準、國內外專家經驗以及各項電能指標對儲氣庫用電設備的重要性。

1.3 單項指標評估等級

按照國家標準對單項指標評估的等級分為優質、良好、一般、合格、不合格5個等級,分別對應1-5級。各指標的限值為:頻率偏差（X1）小于0.2 Hz;諧波電壓總畸變率（X2）小于5%;長時間閃變（X3）小于1s;3、5、7、9次諧波電流（X4-X7）允許值分別為20、20、15、6.8;電壓偏差（X8）介于-10%和7%之間;三相不平衡（X9）小于2%。

2 實例應用

2.1 測量數據及整理

對8個節點（1號變電所:1#UPS、1#空壓機、電源進線1、電源進線2;2號變電所:LED屏、1#UPS、2#UPS、電源進線1）的電能質量指標進行測量,共測得230個數據,對應各單項指標評估等級得到各等級出現次數。

2.2 隸屬度函數設計

分別將1級納入嶺型隸屬度函數的偏小型,2、3、4級納入中間型,5級納入偏大型,公式如下:

（1）1級:

（2）2、3、4級:

（3）5級:

其中d表示指標的限值,x表示指標的測量值。按照實際情況選取X1、X2的值求出k、C,如表1所示。

表1 隸屬度函數參數值

2.3 確定指標權重

根據設備實際情況和專家經驗最終確立各指標對儲氣庫設備的影響程度,按大小排序依次為:頻率偏差、諧波電壓總畸變率、長時間閃變、諧波電流（3、5、7、9次）、電壓偏差、三相不平衡度,通過設定標度法對各個相鄰指標進行比較,得到集合A={1.8,1.7,1.2,1,1,1,1.5,1.2},利用逐項相乘法和對稱矩陣原理構造m×m一致性矩陣,進行歸一化處理后得到各指標的權重為0.28、0.16、0.10、0.09、0.06和0.05。

2.4 評估結果

利用加權平均法的將權重與構造的模糊評估矩陣合成得到每個節點電能質量各等級所占比例如表2。

表2 各節點評估結果

由于國家標準限值是一個不容逾越的底線,因此監測點有一項未達到國家標準則對其判斷不合格,再對其余節點進行模糊綜合評估,按照最大隸屬度的識別原則,評價結果為:

1號變電所:1#UPS不合格;1#空壓機不合格;電源進線1不合格;電源進線2優秀;

2號變電所:LED屏不合格;1#UPS不合格;2#UPS不合格;電源進線1不合格。

3 結論

本文針對儲氣庫的8個用電節點的用電質量進行評估,首先對各節點的每個指標建立評價體系,通過專家打分和層次分析法確定各指標權重,利用模糊綜合評估方法對其進行綜合評價。結果表明儲氣庫變電站存在一定的用電質量問題,需要采取改進措施。