史帥彬，鄧世聰，劉恒勇，張偉，楊梅

（1. 深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001；2. 天地電研（北京）科技有限公司，北京 昌平 102206）

0 前言

電壓暫降（短時中斷）是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，大量的電子設(shè)備、調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)以及精密設(shè)備等得到了廣泛的應(yīng)用。這些精密系統(tǒng)和設(shè)備對電能質(zhì)量提出來更高的要求。電壓暫降可能會影響人們的日常生活，例如其對醫(yī)用設(shè)施、電梯等設(shè)備有重要影響，一旦發(fā)生暫降，可能會影響患者和乘梯者的生命安危；影響信息業(yè)的發(fā)展，危及信息完成和安全；影響大型敏感工業(yè)用戶的正常生產(chǎn)[1]。

近年來，國內(nèi)外針對電壓暫降損失的研究主要是通過調(diào)查來評估電壓暫降的經(jīng)濟(jì)損失。文獻(xiàn)[2,4]從電壓暫降造成的生產(chǎn)中斷出發(fā)，通過分析生產(chǎn)中斷特征以及單次電壓暫降事件的成本構(gòu)成，提出工廠在電壓暫降期間的經(jīng)濟(jì)損失的評估模型。此外，還有些文獻(xiàn)從電力市場的角度考慮，對用戶失電損失的分?jǐn)倢ο蠹霸瓌t進(jìn)行研究，例如文獻(xiàn)[5]提出了失電損失的分?jǐn)倢ο蠛驮瓌t，并提出了一種確定用戶失電損失補(bǔ)償?shù)乃惴?，最后給出一種各電源應(yīng)支付的失電損失定量計算法。

本文通過分析電壓暫降期間用戶停電特性，建立單次電壓暫降用戶電量損失估算模型以及某類用戶在電壓暫降期間的電量損失估算模型。最后，結(jié)合深圳電網(wǎng)電壓暫降的調(diào)研結(jié)果進(jìn)行實例測算。

1 用戶停電特點

本文將電壓暫降引起的用戶全部或部分停運(yùn)統(tǒng)稱為用戶停電。電壓暫降損失即用戶停電的電量損失。通常，停電的特征包括停電次數(shù)、嚴(yán)重程度以及權(quán)重因子等。

1.1 用戶停電概率

1.1.1 用戶停電次數(shù)

電壓暫降發(fā)生時并不一定造成用戶停電。因此若要估計電壓暫降引起用戶停電的次數(shù)，需要統(tǒng)計用戶發(fā)生電壓暫降的次數(shù)，分析不同類型電壓暫降下用戶停電概率。

1.1.2 電壓暫降發(fā)生次數(shù)

電壓暫降的特征包括幅值、持續(xù)時間及頻率等，為了評估電壓暫降發(fā)生次數(shù)，引入二維數(shù)組對電壓暫降的特征進(jìn)行統(tǒng)計，設(shè)對應(yīng)單元格的電壓暫降為(i,j)型，N(i,j)則表示對應(yīng)殘壓幅值、持續(xù)時間的電壓暫降的年發(fā)生次數(shù)。

1.1.3 用戶停電程度

定義用戶停電概率S(i,j)為在對應(yīng)殘壓及持續(xù)時間的(i,j)型電壓暫降下用戶停電發(fā)生的概率。一般可以通過現(xiàn)場實測以及設(shè)備敏感度評估的方法[2]獲取用戶停電概率。這里采用現(xiàn)場實測法計算用戶停電概率。

用戶停電概率與用戶的接入方式、敏感程度密切相關(guān)，即使是同一回線路上的用戶，其對電壓暫降的反應(yīng)也有不同。通過定義與表1格式一致的二維數(shù)組，從而提供用于評估電壓暫降引起的用戶停電信息，如表1所示。

表1 數(shù)組類型統(tǒng)計[5]

其中：n(i,j)為統(tǒng)計時間內(nèi)，對應(yīng)類型電壓暫降造成用戶停電的次數(shù)；nt為統(tǒng)計時間內(nèi)，電壓暫降發(fā)生的總次數(shù)。

1.2 用戶停電程度

電壓暫降引起的電量損失不僅取決于用戶停電概率，還與電壓暫降影響的用戶數(shù)有密切關(guān)系[8,10]，即用戶停電的范圍，既停電的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。這里定義(i,j)型電壓暫降下，停電嚴(yán)重程度L(i,j)為：

其中：nE(i,j)為(i,j)型電壓暫降下發(fā)生停電的用戶數(shù)；Ne為統(tǒng)計范圍內(nèi)的用戶總數(shù)。在現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)充足的情況下，可直接采用上式求取L(i,j)。

不同類型的電壓暫降引起的用戶停電不同，其中斷嚴(yán)重程度也存在很大的差異。即使是同一類型電壓暫降引起的用戶停電，其影響范圍也各不相同，所得的生產(chǎn)中斷嚴(yán)重程度存在較大的隨機(jī)性。為減少數(shù)據(jù)離散度和隨機(jī)性的影響，這里計算同一類型電壓暫降下的生產(chǎn)中斷嚴(yán)重程度平均值La(i,j)，作為衡量該類型電壓暫降L(i,j)的參考值。然后，對于每一次由(i,j)型電壓暫降引起的用戶停電，可以定義權(quán)重因子ω(i,j)為：

其中：L(i,j)是該次生產(chǎn)中斷的嚴(yán)重程度；La(i,j)為對應(yīng)類型的生產(chǎn)中斷嚴(yán)重程度的平均值。

2 單次電壓暫降電量損失估算模型

對用戶的停電次數(shù)、嚴(yán)重程度等特征進(jìn)行評估后，還評估電壓暫降的電量損失。

發(fā)生電壓暫降后，用戶發(fā)生停電，負(fù)荷隨時間變化，經(jīng)過時間t恢復(fù)至?xí)航登暗乃健Ｓ脩綦娏坑嬎愎饺缦拢?/p>

式中：

P(t)表示用戶停電期間的t時刻的負(fù)荷值；P0表示用戶在電壓暫降發(fā)生時刻的負(fù)荷值；t表示用戶停電持續(xù)時間,電壓暫降后，從用戶P(t)降至 αP0時刻 (α可取 0.5～1)至 P(t)恢復(fù)至βP0(α 可取 0.7～1)截止。

為了提高工程實用化程度，假定如果沒有發(fā)生電壓暫降，在時間t內(nèi)，用戶負(fù)荷保持P0不變，則該段時間內(nèi)用戶電能計算公式如下：

由公式（3）、（4）可計算得到單個用戶在時間t內(nèi)電能損失為：

式中：

E0表示用戶沒有發(fā)生暫降引起的停電，所需電能；Et表示用戶發(fā)生暫降引起的停電，所需電能。

對于該次電壓暫降造成的所有用戶停電，其電能損失

式中：ΔEi表示單個用戶因電壓暫降引起的停電損失電能值，kWh。

3 電壓暫降電量損失評估模型及實例

3.1 電壓暫降電量損失評估模型

綜上所述，對于單個用戶而言，(i,j)型電壓暫降引起的停電次數(shù)I(i,j)為

則有(i,j)型電壓暫降引起用戶停電的望值T(i,j)為

則用戶因電壓暫降引起停電從而產(chǎn)生的電量損失TE為

式中：n表示電壓暫降殘壓類型；m表示電壓暫降持續(xù)時間類型。

3.2 應(yīng)用實例

本文以深圳某個片區(qū)用戶2015-2017年近3年的數(shù)據(jù)為例，對電壓暫降產(chǎn)生的電量損失，進(jìn)行評估。下面以2017年的數(shù)據(jù)為例，則用戶該年度發(fā)生電壓暫降的次數(shù)N(i,j)。從該結(jié)果可以看出，發(fā)生電壓暫降的殘壓幅值均在70%以上。為獲取單次停電的電量損失數(shù)據(jù)E(i,j)，通過計量自動化系統(tǒng)，分析電壓暫降引起用戶停電的電量損失數(shù)據(jù)計算獲得用戶的單次電壓暫降的電量損失。根據(jù)式(7)，需要先獲得用戶停電的嚴(yán)重程度，才能得到用戶停電的權(quán)重因子ω(i,j)。

由于用戶負(fù)荷對電壓暫降的敏感有很多不同，電壓暫降程度越大，用戶負(fù)荷受影響的可能性越大，電壓暫降影響的用戶也越多?？傻媒y(tǒng)計時間內(nèi)用戶停電嚴(yán)重程度的平均值La(i,j)。隨著殘壓幅值的降低，電壓暫降的嚴(yán)重程度呈增長趨勢。

結(jié)合2017年不同用戶停電嚴(yán)重程度的數(shù)據(jù)，可得用戶2017年停電的權(quán)重因子，利用式(10)，進(jìn)而可得用戶2017年(i,j)型電壓暫降的電量損失，2017年該片區(qū)內(nèi)，因電壓暫降損失的電量為：

4 結(jié)束語

電壓暫降（短時中斷）危害大、影響范圍廣以及發(fā)生頻率高，給用戶和電網(wǎng)公司均帶來較大的影響和損失。本文分析了電壓暫降的電量損失，建立了單次電壓暫降電量損失估算模型；并結(jié)合深圳某個區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)狀，應(yīng)用電量損失模型進(jìn)行測算。該方法可以比較精確的測算電壓暫降造成的電量損失，為電壓暫降治理提供了依據(jù)。