基于模糊綜合評估方法的儲氣庫電能質(zhì)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(xué)院智能技術(shù)與工程學(xué)院 重慶 401331

保障工業(yè)用電設(shè)備用電的安全穩(wěn)定是企業(yè)生產(chǎn)工作中的重要環(huán)節(jié),電能質(zhì)量對用電安全保障有著舉足輕重的作用,對其進(jìn)行測量、分析、評估能夠客觀準(zhǔn)確地掌握用電情況。主要方法有基于模糊數(shù)學(xué)的方法、概率統(tǒng)計(jì)方法、秩和比法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、投影尋蹤法和雷達(dá)圖法等。文獻(xiàn)[1]中的概率統(tǒng)計(jì)與矢量代數(shù)方法需要有持續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù);文獻(xiàn)[2]中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法需要大量的樣本;文獻(xiàn)[3]中的遺傳投影尋蹤法也同樣需要大量的樣本;文獻(xiàn)[4]中的秩和比法的秩次容易造成信息的丟失;文獻(xiàn)[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(xù)測量和大樣本的要求適用于對儲氣庫供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量短時間斷監(jiān)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(shù)、合成算法、賦權(quán)方法和識別原則的選擇。

1.2 評估依據(jù)

結(jié)合國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)外專家經(jīng)驗(yàn)以及各項(xiàng)電能指標(biāo)對儲氣庫用電設(shè)備的重要性。

1.3 單項(xiàng)指標(biāo)評估等級

按照國家標(biāo)準(zhǔn)對單項(xiàng)指標(biāo)評估的等級分為優(yōu)質(zhì)、良好、一般、合格、不合格5個等級,分別對應(yīng)1-5級。各指標(biāo)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(shí)例應(yīng)用

2.1 測量數(shù)據(jù)及整理

對8個節(jié)點(diǎn)（1號變電所:1#UPS、1#空壓機(jī)、電源進(jìn)線1、電源進(jìn)線2;2號變電所:LED屏、1#UPS、2#UPS、電源進(jìn)線1）的電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測量,共測得230個數(shù)據(jù),對應(yīng)各單項(xiàng)指標(biāo)評估等級得到各等級出現(xiàn)次數(shù)。

2.2 隸屬度函數(shù)設(shè)計(jì)

分別將1級納入嶺型隸屬度函數(shù)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(biāo)的限值,x表示指標(biāo)的測量值。按照實(shí)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(shù)參數(shù)值

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況和專家經(jīng)驗(yàn)最終確立各指標(biāo)對儲氣庫設(shè)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(shè)定標(biāo)度法對各個相鄰指標(biāo)進(jìn)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(xiàng)相乘法和對稱矩陣原理構(gòu)造m×m一致性矩陣,進(jìn)行歸一化處理后得到各指標(biāo)的權(quán)重為0.28、0.16、0.10、0.09、0.06和0.05。

2.4 評估結(jié)果

利用加權(quán)平均法的將權(quán)重與構(gòu)造的模糊評估矩陣合成得到每個節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量各等級所占比例如表2。

表2 各節(jié)點(diǎn)評估結(jié)果

由于國家標(biāo)準(zhǔn)限值是一個不容逾越的底線,因此監(jiān)測點(diǎn)有一項(xiàng)未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)則對其判斷不合格,再對其余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模糊綜合評估,按照最大隸屬度的識別原則,評價結(jié)果為:

1號變電所:1#UPS不合格;1#空壓機(jī)不合格;電源進(jìn)線1不合格;電源進(jìn)線2優(yōu)秀;

2號變電所:LED屏不合格;1#UPS不合格;2#UPS不合格;電源進(jìn)線1不合格。

3 結(jié)論

本文針對儲氣庫的8個用電節(jié)點(diǎn)的用電質(zhì)量進(jìn)行評估,首先對各節(jié)點(diǎn)的每個指標(biāo)建立評價體系,通過專家打分和層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重,利用模糊綜合評估方法對其進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明儲氣庫變電站存在一定的用電質(zhì)量問題,需要采取改進(jìn)措施。