一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法

技术领域

本发明涉及电压暂降治理技术领域，尤其涉及一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法，主要适用于提高电压暂降治理效果与降低电压暂降治理成本。

背景技术

随着各行各业的不断发展以及高新技术的广泛运用，许多用户开始采用高科技的生产或数据采集设备，这些设备一方面效率很高，但另一方面也带来了对电能质量更高的要求。传统方式只在电网侧做加强管理、网架优化等，其已经不能满足高端敏感用户对治理电压暂降问题的迫切需求。因此，除了在电网侧提出治理措施外，在用户侧加装电能质量治理设备也变得至关重要。

在提供优质的供电技术及电压暂降治理设备时，为保证得到最佳的经济效益，需要合理地选择设备，采取适宜的缓解措施，才能达到投资成本与经济损失减少量的平衡。同时，根据电压暂降治理的综合成本计算结果，合理的加装治理设备能充分减少用户因电压暂降问题产生的经济损失。传统的电压暂降治理的成本模型只考虑了在用户侧治理的模式，没有加入电网侧的治理方式，使得电能质量问题是否治理几乎全部依赖用户。由于用户对于自身遭受电能质量问题的类型和原因并不了解，不会主动治理，如果只有电网侧治理，则治理过程效率低且成效不明显。

因此，需要一种辅助决策敏感用户电压暂降治理方案的优选方法，在众多治理方案中决策出对于供用两方均有利的电压暂降治理方案，以同时促进供电方和用电方治理电能质量问题的积极性，促进优质供电技术的发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的治理效果差、治理成本高的缺陷与问题，提供一种治理效果好、治理成本低的敏感用户电压暂降治理方案的优选方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法，包括以下步骤：

S1、进行数据收集；

S2、根据各不同行业的敏感设备类型，得到以行业为对象的电压暂降敏感度；分析各行业因电压暂降事故造成的经济损失，得到以行业为对象的重要度；综合行业电压暂降敏感度和重要度，将行业按需求分级，得到行业用户期望治理程度系数；

S3、根据用户侧电压暂降治理措施，确定用户侧电压暂降治理成本模型；根据电网侧电压暂降监测、治理措施，确定电网侧电压暂降治理成本模型；

S4、确定电压暂降治理的综合成本效益模型；

S5、根据不同类别用户，制定不同电压暂降治理方案，决策出最优电压暂降治理方案。

步骤S1中，收集的数据包括：用户所受电压暂降问题的程度、频率及治理设备的成本。

步骤S1中，电压暂降问题的程度是指电压暂降发生后的残压幅值和暂降持续时间，残压幅值用百分数表示为：

其中，U

电压暂降问题的频率是指电压暂降年发生次数，对于没有安装电压暂降检测装置的用户，以短时停电次数替代电压暂降年发生次数。

步骤S2中，所述行业按需求分级是敏感度分级和重要度分级，按照敏感设备负荷对电压暂降的敏感性，敏感度分为极敏感负荷a

用户期望治理程度系数λ为：

其中，a

步骤S3中，用户侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

步骤S3中，电压暂降治理设备的初始成本C

其中，s(λ)为随治理程度变化而变化的成本改变系数；α为治理设备容量系数；P

其中，λ为用户期望治理程度系数；

电压暂降治理设备的年运行维护成本C

C

其中，n为用户年发生电压暂降次数。

步骤S3中，电网侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

步骤S4中，电压暂降治理的综合成本效益模型为：

maxC(NPV)＝C

其中，C(NPV)为最终成本的净现值；C

步骤S4中，治理后的效益因素C

其中，λ为用户期望治理程度系数；T为电压暂降治理设备的使用寿命周期；r为贴现率；C

步骤S5中，比较相同治理效果下不同电压暂降治理方案的成本效益净现值，决策出最优电压暂降治理方案：

C

其中，k为治理方案的序号；f为最终选择的治理方案序号；C

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法中，从电网侧、用户侧两方面综合考虑电压暂降治理及其成本问题，辅助决策电压暂降综合治理方案，不仅能降低电压暂降发生的次数，从而提高电压暂降治理效果，而且考虑电网侧、用户侧所投入的治理成本，为选择合适的电压暂降治理方案提供经济层面的依据。因此，本发明不仅提高了电压暂降治理效果，而且降低了电压暂降治理成本。

附图说明

图1是本发明一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法的流程图。

图2是本发明的实施例中半导体行业电压暂降敏感曲线范围图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法，包括以下步骤：

S1、进行数据收集；

S2、根据各不同行业的敏感设备类型，得到以行业为对象的电压暂降敏感度；分析各行业因电压暂降事故造成的经济损失，得到以行业为对象的重要度；综合行业电压暂降敏感度和重要度，将行业按需求分级，得到行业用户期望治理程度系数；

S3、根据用户侧电压暂降治理措施，确定用户侧电压暂降治理成本模型；根据电网侧电压暂降监测、治理措施，确定电网侧电压暂降治理成本模型；

S4、确定电压暂降治理的综合成本效益模型；

S5、根据不同类别用户，制定不同电压暂降治理方案，决策出最优电压暂降治理方案。

步骤S1中，收集的数据包括：用户所受电压暂降问题的程度、频率及治理设备的成本。

步骤S1中，电压暂降问题的程度是指电压暂降发生后的残压幅值和暂降持续时间，残压幅值用百分数表示为：

其中，U

电压暂降问题的频率是指电压暂降年发生次数，对于没有安装电压暂降检测装置的用户，以短时停电次数替代电压暂降年发生次数。

步骤S2中，所述行业按需求分级是敏感度分级和重要度分级，按照敏感设备负荷对电压暂降的敏感性，敏感度分为极敏感负荷a

用户期望治理程度系数λ为：

其中，a

步骤S3中，用户侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

步骤S3中，电压暂降治理设备的初始成本C

其中，s(λ)为随治理程度变化而变化的成本改变系数；α为治理设备容量系数；P

其中，λ为用户期望治理程度系数；

电压暂降治理设备的年运行维护成本C

C

其中，n为用户年发生电压暂降次数。

步骤S3中，电网侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

步骤S4中，电压暂降治理的综合成本效益模型为：

maxC(NPV)＝C

其中，C(NPV)为最终成本的净现值；C

步骤S4中，治理后的效益因素C

其中，λ为用户期望治理程度系数；T为电压暂降治理设备的使用寿命周期；r为贴现率；C

步骤S5中，比较相同治理效果下不同电压暂降治理方案的成本效益净现值，决策出最优电压暂降治理方案：

C

其中，k为治理方案的序号；f为最终选择的治理方案序号；C

本发明的原理说明如下：

相关研究只是从用户侧的角度选择何种治理设备上进行考虑，本设计站在电网公司的角度，对各类深受电压暂降问题困扰的用户进行电压暂降敏感度分级，以及根据各类用户的生产水平和产品价值对用户进行重要度分级；再利用分级后的结果，分析用户对电压暂降治理程度的需求，可开展多样化治理程度的选择，决定用户侧治理设备的具体治理成本，结合用户因事故导致的经济损失，提出用户侧经济成本模型；在此基础上，从监测、巡检、缓解三个方面分析电网侧主要的治理措施，分析各种措施的成本，提出电网侧经济成本模型；最后，综合两种模型，为电网公司各类电压暂降治理方案提供综合性经济成本计算方式，辅助选择最优电压暂降治理方案。

电网侧用到的设备成本的计算方式与用户侧治理设备成本的计算方式相同，只是由于电网侧所用到的治理设备大多安装在不方便经常性维护的位置，且监测设备需要维护的机会较少，因此不考虑此类设备的后续运维成本。

实施例：

以对某高新技术园区内半导体企业采取电压暂降治理措施为例进行说明。

参见图1，一种敏感用户电压暂降治理方案的优选方法，包括以下步骤：

S1、进行数据收集；

收集的数据包括：用户所受电压暂降问题的程度、频率及治理设备的成本。

电压暂降问题的程度是指电压暂降发生后的残压幅值和暂降持续时间，残压幅值用百分数表示为：

其中，U

电压暂降问题的频率是指电压暂降年发生次数，对于没有安装电压暂降检测装置的用户，以短时停电次数替代电压暂降年发生次数；

当发生的电压暂降低于图2所示曲线标准，则产生故障损失；以2016年半导体企业自行反馈的数据为例，该企业一年发生电压暂降事故约8次，据历史损失统计，每次暂降损失约为1500万元，对于这样的高端敏感用户，十分有必要进行电压暂降治理，该企业敏感负荷容量为1287KVA；

S2、根据各不同行业的敏感设备类型，得到以行业为对象的电压暂降敏感度；分析各行业因电压暂降事故造成的经济损失，得到以行业为对象的重要度；综合行业电压暂降敏感度和重要度，将行业按需求分级，得到行业用户期望治理程度系数；

所述行业按需求分级是敏感度分级和重要度分级，按照敏感设备负荷对电压暂降的敏感性，敏感度分为极敏感负荷a

用户期望治理程度系数λ为：

其中，a

结合实际算例与下表的分类评分标准，可判断算例中负荷为极敏感与极重要负荷，计算得到用户期望治理程度系数为1；

表1负荷敏感度评分标准表

表2负荷重要度评分标准表

S3、根据用户侧电压暂降治理措施，确定用户侧电压暂降治理成本模型；根据电网侧电压暂降监测、治理措施，确定电网侧电压暂降治理成本模型；

用户侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

电压暂降治理设备的初始成本C

其中，s(λ)为随治理程度变化而变化的成本改变系数；α为治理设备容量系数，一般情况下取α＝1，若需额外留出裕度，则取α＝1.2～1.5；P

其中，λ为用户期望治理程度系数；

当治理程度越高，即治理程度系数越高时，对于治理设备的工艺要求会更加严格，同时治理设备的成本也会越高，因此成本改变系数的形状应为S型变化函数；

电压暂降治理设备的年运行维护成本C

C

其中，n为用户年发生电压暂降次数；

用户侧电压暂降治理方案一：为敏感设备配备治理效果最好的UPS设备(按照敏感设备容量的1.5倍配置)，容量如下表所示：

用户侧电压暂降治理方案二：考虑到UPS设备的成本较高，维护量较大，因此可以对容量大的水泵配备DVR装置(DVR配备容量取敏感设备的1.2倍)，其余风机使用UPS设备，容量如下表所示：

电压暂降治理设备的初始成本包括治理设备及配套设施的购买成本、安装费用、运输费用、调试费用；治理设备年运行维护成本包括电力消耗费用、人员定期检查与定期测试费用、定期维护费用、设备折旧费用、设备维修费用、器件更换费用；

方案一采用UPS治理电压暂降，其相关参数如下表所示：

表3 UPS相关参数

取折现率r＝0.1，可得到UPS的初始成本为386.1万元；

由于单次电压暂降造成的经济损失极大，且该类企业电压暂降敏感度极高，因此通常会选择治理程度为100％，即用户期望治理程度系数λ＝1；

综上数据，可得用户侧电压暂降治理成本为：

方案二同时采用UPS和DVR两类设备，其相关参数如下表所示：

表4 UPS相关参数

表5 DVR相关参数

当DVR治理效果为100％时，综合初始投资成本为299.7万元，年运维成本为51.67万元；

综上数据，可得用户侧电压暂降治理成本为：

电网侧电压暂降治理成本模型为：

其中，C

电网侧电压暂降治理的形式有多种，且往往是同时进行的；电网侧加装的哪种缓解装置可以对不同装置治理效果进行比较，择优选取一种即可；对于地理位置不好的架空线，加强巡检人员的检查力度；

电网侧不同电压暂降治理方式的成本数据如下表所示：

表6电网侧不同治理方式的成本数据

综上数据，可得电网侧电网侧电压暂降治理成本为：

S4、确定电压暂降治理的综合成本效益模型；

电压暂降治理的综合成本效益模型为：

maxC(NPV)＝C

其中，C(NPV)为最终成本的净现值；C

治理后的效益因素C

其中，λ为用户期望治理程度系数；T为电压暂降治理设备的使用寿命周期；r为贴现率；C

表7电压暂降幅值分类

表8电压暂降持续时间分类

单次电压暂降造成的损失可分为废品损失、停工损失、额外检验费用、生产补救费用、重启动成本、设备成本、额外电费成本、其他直接成本、被动节省费用、责任补偿收益等；

S5、根据不同类别用户，制定不同电压暂降治理方案，决策出最优电压暂降治理方案；

比较相同治理效果下不同电压暂降治理方案的成本效益净现值，决策出最优电压暂降治理方案：

C

其中，k为治理方案的序号；f为最终选择的治理方案序号；C

结合实际算例，在电网侧措施不变，仅改变用户侧措施的前提下，取该半导体企业的单次暂降损失为1500万元；

方案一：maxC

方案二：maxC

C

由于两种方案均为完全治理，即在治理效果相同的情况下，发现方案二最终成本效益净现值更大，因此方案二在经济上优于方案一，则选择方案二；

当DVR无法做到完全治理时，其结果如下表所示：

可根据半导体企业自身需求，选择不同治理效果下的最优方案。

结果分析：通过对该半导体厂进行电网侧与用户侧两方面电压暂降治理，不仅能使电压暂降发生次数明显减少，更能使电网公司清晰地了解所投入的治理成本与回收效益，为选择合适的电压暂降治理方案提供依据。