任麗苗（蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

電氣鐵道鐵路負(fù)荷具有非線性、單相、沖擊性的特點，它的運行通常會給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)帶來包括負(fù)序和諧波干擾等方面的電能質(zhì)量問題，電氣化鐵路的電能質(zhì)量的問題越來越引起人們的關(guān)注[1]。目前電氣化鐵路電能質(zhì)量的評估只是針對于相應(yīng)單項評價指標(biāo)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值給出了超標(biāo)和不超標(biāo)兩級評價指標(biāo)。兩級評價結(jié)果過于簡單，不準(zhǔn)確。電氣鐵道鐵路負(fù)荷與一般三相電力系統(tǒng)不同，具有其獨特性，本文將結(jié)合電氣鐵道鐵路獨有特點，運用模糊法對電氣化鐵路的電能質(zhì)量進行綜合性評價。

1 電能質(zhì)量的指標(biāo)

從實用的角度出發(fā)，對電能質(zhì)量進行詳細的剖析，可以細分為技術(shù)成分和非技術(shù)成分。本文著重研究電能質(zhì)量技術(shù)性指標(biāo)的評估。技術(shù)性指標(biāo)包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和供電可靠性三個方面。GB12325-90、GB14549-93、GB15543-95、GB15945-95、GB12326-2000提出了相關(guān)技術(shù)性指標(biāo)。在電氣化鐵道中，通常只考慮電壓質(zhì)量問題。

2 電能質(zhì)量指標(biāo)的隸屬度模型

目前,我國對于電能質(zhì)量的等級并沒有一個統(tǒng)一的劃分方法。文獻[2]采用了模糊原理的方法對電能質(zhì)量定量評價,將其分為優(yōu)質(zhì)、合格、低質(zhì)、不合格四類。文獻[3]將其分為常質(zhì)(normal quality)、優(yōu)質(zhì)(premium quality)、高質(zhì)(high quality)電力三個級別。文獻[4]采用了模糊原理的方法對電能質(zhì)量定量評價，將其分為1-10十個等級進行評估。本文將電能質(zhì)量綜合評價用五級模糊評價集合V{優(yōu)質(zhì),良好,合格,較差,差}來描述。

考慮到電能質(zhì)量指標(biāo)按區(qū)間分布的特點,本文選擇梯形分布作為主要的函數(shù)結(jié)構(gòu)[6]。每個電能質(zhì)量的單相指標(biāo)分為五級，分別對應(yīng)于H=“優(yōu)質(zhì)”，I=“良好”，J=“合格”，K=“較差”，L=“差”五個模糊集合，每個模糊集的隸屬函數(shù)如圖1所示。

圖1 模糊集的隸屬函數(shù)圖

3 電能質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的方法大致可分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法?？陀^賦權(quán)法是根據(jù)指標(biāo)所反映的客觀信息來確定權(quán)重的一種方法[5]。主觀賦權(quán)法的客觀性差，但解釋性強；客觀賦權(quán)法具有客觀性較強，但有時會出現(xiàn)重要程度與實際相悖的情況，且解釋性較差。因此，本文的電能質(zhì)量各個指標(biāo)權(quán)重系數(shù)采用專家個人經(jīng)驗以及電氣化鐵道獨有特點進行取值。電壓偏差、三相不平衡、電壓諧波、電壓波動這四個指標(biāo)的權(quán)重取為0.1，0.3，0.4，0.2，得到權(quán)重系數(shù)矩陣A：

A=（0.1，0.3，0.4，0.2）

4 電能質(zhì)量評價

根據(jù)對我國電氣化鐵路電能質(zhì)量情況分析得出因素集U={u1，u2，u3，u4}，u1、u2、u3、u4 分別表示電壓偏差、三相不平衡度、電壓諧波、電壓波動四個技術(shù)性指標(biāo)。評價集合分為V={v1，v2，v3，v4，v5}。v1、v2、v3、v4、v5分別代表優(yōu)質(zhì)、良好、合格、較差、差。

評判矩陣R為：

其中，rij(i值固定，j=1,2,3,4,5)，表示第i個電能質(zhì)量指標(biāo)對于評價集合的隸屬度。當(dāng)i取1,2,3,4分別代表電能質(zhì)量的電壓偏差、三相不平衡度、電壓諧波、電壓波動這四個指標(biāo)。

綜合評價結(jié)果Q

最后按照最大隸屬度原則，最終得到電能質(zhì)量評價結(jié)果。

5 案例分析

若電氣化鐵路相關(guān)電能質(zhì)量實測數(shù)據(jù)為：電壓偏差、三相不平衡度、電壓諧波、電壓波動的平均值為：8%，3%，4%，12%。國標(biāo)規(guī)定限制為10%，2%，2%，%10。從單項指標(biāo)來看有三個指標(biāo)超標(biāo)，應(yīng)該電能質(zhì)量不合格。電能質(zhì)量的分級評價，首先，計算出模糊關(guān)系矩陣R：

綜合評價結(jié)果

最后按照最大隸屬度原則，v5的隸屬度最大為0.4，電能質(zhì)量綜合評價結(jié)果為：差，與指標(biāo)反映情況是一致。

6 結(jié) 語

本文介紹了電能質(zhì)量評估常用方法，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣化鐵路獨特的特點，利用主觀賦權(quán)法確定了每個指標(biāo)的權(quán)重，運用模糊評估法對電氣化鐵路電能質(zhì)量進行綜合評估，最終評價結(jié)果分為五級，與兩級評價結(jié)果相比，評價結(jié)果更加合理。