[發明專利]一種基于成本效益分析的電能質量治理決策支持方法

在審

• 申請號: 201810013699.3
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108321789A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 翁國慶;龔陽關;王騰志;翁世清;舒俊鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種基于成本效益分析的電能質量治理決策支持方法，電能質量簡稱PQ，包括如下步驟：

步驟1、PQ指標偏差的信息采集：對于所需治理的目標電網，在主要負荷節點布置PQ監測裝置進行PQ信號的采樣處理，進而實現目標監測點電壓偏差、頻率偏差、電壓波動、三相不平衡度、諧波畸變率這些穩態PQ指標偏差的計算、分析，并將其有效信息通過高速通信網絡可靠傳送至電網管理中心的PQ服務站，進行數據的有效存儲、顯示以及各種更加復雜的高級分析、診斷和決策功能實現；

步驟2、PQ指標偏差的經濟損失評估：計算電網中所發生的穩態PQ指標偏差所造成的經濟損失，采用質量損失函數將PQ指標偏差造成的影響以更直觀的貨幣形式表現出來，評估所得經濟損失值即為完成PQ治理后系統能夠獲得的經濟效益；

步驟201，PQ指標區間劃分：根據各項穩態PQ指標的國家標準以及實際需求，將待評估的一定電壓等級的電網系統按照各項穩態PQ指標各自劃分為若干個質量等級，并制定各質量等級的指標閾值劃分區間；

步驟202，PQ損失分析的量化函數構建：根據PQ指標數據的“偏離程度”以及“偏離持續時間”來表征穩態PQ指標的特點，構建質量損失函數實現穩態PQ指標偏差的量化損失分析：

式中：為某穩態PQ指標在質量等級i下的平均值，為目標電網中因存在均值為的PQ指標偏差所造成損失的量化評估值，τ_i為該PQ指標處于質量等級i中的總持續時間，K_i為該PQ指標在質量等級i時單位時間內所能造成的最大損失，H為該PQ指標的理想目標值，σ_i為敏感性參數；

步驟203，質量損失函數參數確定：步驟202中式(1)表示的質量損失函數存在四個關鍵參數；其中，最大損失值K_i根據電網負荷情況由專家經驗設定，PQ指標偏差x₀下的經濟損失值L₀由單次測試評估獲取，敏感性參數σ_i由式(2)確定：

步驟204，平均偏離程度及其偏離持續時間之和τ_i的確定：設觀測期內該PQ指標有n個數據值處于質量等級i下，統計該PQ指標在各質量等級下的平均偏離程度及其偏離持續時間之和τ_i：

式中，x_ij為觀測期內該PQ指標在質量等級i下第j個數據值，τ_ij為第j個數據值在質量等級i下對應的持續時間；

步驟205，PQ指標偏差的經濟損失評估：由步驟203所得到的敏感性參數值σ_i、最大損失值K_i以及平均偏離程度和偏離持續時間之和τ_i，根據式(1)的質量損失函數量化確定該穩態PQ指標在質量等級i下經濟損失估計值；

步驟206，PQ治理方案的經濟效益評估：在目標電網中配置所有備選的PQ治理方案均能有效治理改善該穩態PQ指標問題的前提下，步驟204所確定的PQ經濟損失值即為所選用PQ治理方案的經濟效益評估值；

步驟3、備選PQ治理方案的經濟成本評估：當電網中發生某一種或多種PQ指標偏差時，選定若干種適用的PQ治理方案，并分別對其進行經濟成本評估；

步驟301，PQ備選治理方案的確定：對應于步驟1計算分析所得目標電網中存在的穩態PQ指標偏差項，根據現有技術和市場產品選定若干個能完成該PQ指標偏差治理改善功能的適用PQ治理方案作為決策備選項；

步驟302，備選PQ治理方案的經濟成本評估：各種PQ治理方案的經濟成本主要包括初期投入的設備購置成本加上后期的使用維護成本，并設定后續使用維護成本與初始設備購置成本成比例關系；

步驟4、基于成本效益分析的PQ治理決策支持：針對步驟3中預先選定的各種PQ治理備選方案，基于凈現值法分別對其進行成本效益分析；最后依據各PQ治理備選方案對應的凈現值集排序確定目標電網的最優PQ治理方案，實現目標電網PQ治理方案的決策支持；

步驟401，各PQ治理備選方案成本效益差計算：設定各PQ治理備選方案設備的使用周期都為N年，采用凈現值法，根據公式(5)計算得到各PQ治理備選方案的成本效益差：

式中：C_NPV為PQ治理方案的成本效益差凈現值，C_I為設備的初始投資成本，C_b為治理方案的年效益值，C_a為治理設備的年使用維護成本，r為貼現率，t為設備購置的年數；

步驟402，最優PQ治理方案確定：設總共有m個PQ治理備選方案，根據步驟401計算所得各PQ治理備選方案對應的成本效益差凈現值，構建全部PQ治理備選方案的成本效益差凈現值集{C_NPV，1,C_NPV，2,...,C_NPV,m}，找出其中的最大凈現值項，其對應的PQ治理方案即為目標電網的最優PQ治理方案；其中，C_NPV，1,C_NPV，2,...,C_NPV,m為計算所得的m個PQ治理備選方案的成本效益差凈現值；

步驟403，給出決策支持的合理解釋：將目標電網PQ問題特征、最終推薦的最優PQ治理方案、各PQ治理備選方案對應的成本、效益信息匯總為完整的分析報告，向供電管理方或者電力用戶方提供系統PQ治理方案決策支持的解釋說明文本。