基于信息测度的电能质量评估

       电能作为现代文明的标志之一，在工业生产和日常生活中均发挥着不可替代的作用。随着我国电气化技术的发展，电网中投入大量的敏感型设备和非线性负载，这在一定程度上增加了电力系统负荷类型的复杂性，并严重影响了供用电质量。因此，有必要加大对电能质量问题的研究，这将为治理和改善电能质量提供辅助性的参考，也有助于提高电能的使用效率。目前针对电能质量的研究主要集中于分析、监测、评估和控制这四个方面。本文主要在信息测度理论的框架下，探讨了电能质量评估问题，建立了基于信息测度的电能质量评估以及扰动信号识别模型，主要内容如下：
       针对电能质量评估问题，在分析现有电能质量指标权重确定方法优缺点的基础上，提出一种新的综合权重确定法，即利用已有的主客观权赋权法分别得到四组不同的权重值，然后利用相对熵测度理论以及最小K．L测度原理对这四组权重进行组合求得综合权重值。再结合综合权重，根据改进的TOPSIS理想解法计算得到电能质量的综合评估等级，从而完成对电能质量的定量与定性评估。并结合实例，讨论了相对熵组合权重法的可行性及有效性。
       针对电能质量扰动识别问题，本文结合小波变换和熵理论的方法绘制了几种不同扰动信号在不同分解尺度下的小波能谱熵和小波熵权分布曲线，通过观察曲线来区分不同的扰动信号。仿真实验表明该方法具有一定的参考意义，为扰动识别提供了新的思路。此外，针对不同复杂度的谐波信号，通过计算它们的小波奇异熵值，根据其大小来区分不同的谐波信号，验证该值随信号复杂度改变的特性，说明了小波奇异熵值用在不同谐波信号识别中具有可行性。
       随着科学技术水平和社会经济规模的飞速发展，电网中新增加了大量的新型的敏感型设备以及非线性负载。这些复杂设备改变了电网的用电结构，使得电力系统遭受了不同程度的影响，造成了电压暂降、三相不平衡、谐波污染、电力损耗增加等问题，严重干扰了供用电质量。电能质量问题会导致诸多危害，例如增加因输配电所带来的损失以及发电系统的额外要求，使得计算机系统硬复位、闪存数据丢失，终端仪器工作异常、寿命缩短、容量下降，电力损耗增加、支付更多的电费等等。由此可见即便电能质量产生了微小扰动也都将会给社会活动和工业发展带来很大的经济损失。另外根据来自美国电力科学研究院EPRI的报告可知，全美每年因为电能质量的问题所导致的经济损失已经多达数百亿美元以上。目前我国暂时缺乏权威机构来进行调研和汇总。2005年国际铜业协会(China)主持的一次调研中，调查了来自中国32个不同行业的92家企业，其中有49家企业因电能质量问题而造成的经济损失总和就达到了2.5亿元～3.5亿元。其中每个企业的年均经济损失有约10～100万元，而其中有四家企业的损失则达到了1000万元以上。有关资料显示，我国目前的电能使用率仅有35％左右，而欧美国家以及日本的使用率高达52％～56％。在这之中有一个相当重要的原因就是电能质量过于低下。因此我国目前有必要提高对供电电网的电能质量的重视程度，加大、加深对电网电能质量问题的研究，以采取相应的措施来改善电网的电能质量水平来保证电网安全经济运行、保护电气环境稳定、保障电力用户及设备可以长期正常地使用电能，同时减少因此而造成的不必要的经济损失。
       建立一个透明的、可操作的、被公众认可的电能质量评估体系，能够实现电能质量的多层次按质定价，同时该体系也能促进电能质量的治理和改善。对电力系统电能质量的有效评估能够助于建立合理的电力市场机制，保证电力系统的安全运行以致达到整个电力工业的高效运行，同时也为实施质量治理与控制提供依据。因此，电能质量综合评估方法在电能质量的相关研究中是不可或缺的重要组成之一。其次，通过对引起电能质量变化的扰动信号的准确识别也能够给电能质量的管理、治理和控制提供一定的辅助性参考。因此，通过采用相应的控制措施和设备来提高电能质量水平，降低其扰动所带来的不良影响，首先要针对扰动信号进行合理的分析并对其进行正确分类。找到可以实现对各种扰动参数的准确而快速的分类方法目前已经成为该领域中的热点问题。本文结合信息测度理论，分别应用到电能质量的评估方法以及扰动识别中去，为电能质量的研究提供了一种新的思路。
电能质量评估
       随着工业技术发展带来电气化设备的大量使用，电能质量的问题越发的引起了人们的关注，如何对电能质量进行有效的、科学的、合理的评估，越来越受到电能质量相关研究者的关注。电能质量受多种指标的影响，但是国内外很长一段时间都是停留在对电能质量单项指标的评估上，这种传统的评估法并不能够反映电能质量的整体情况。近年来，人们才逐渐将注意力转移到多项指标的综合评估上。由于很多参数均会对电能质量产生影响，因此在对其进行评估的时候需要将这些参数指标统一分析得到单一的可量化参数指标。而在进行参数分析综
合时，采用何种方法有效的反应出各个参数对单一指标的影响是当前研究的重点问题。因此，国内外已经有很多相关的研究文献对能客观反应其各个指标影响的综合评估方法进行了研究。
       近年来，随着我国电力工作者对该问题的关注，国内已经出版了大量有关研究其综合分析方法的文献。从这些研究中可以看出，通过对电能质量进行多指标的综合分析评估可以为多属性决策问题提供一个具体可行的应用方法。其综合分析评估的方法涉及到了多属性决策过程中的诸多方法，而其中最相关的两个基本要点分别是属性权重的确定方法和方案排序择优的方法。