因时空变化性、不确定性和高成本性,电压暂降是最难预防和解决的电能质量问题。根据实际电网及其暂降特性,根据不同用户的免疫力、受影响程度、可接受水平等,用暂降风险进行评估,采用分级治理措施和风险规避机制,是值得探索的课题。
1.分级治理
电压暂降是电网侧电压暂降与用户侧设备免疫力间的兼容性问题,技术上,可在公用电网级、工厂电网级、敏感设备级分级、分别或协同采取措施治理,通过优化协同可使总成本最低,效果最好。图1给出了分级治理方案与投资的关系。

图1暂降解决方案
(1)公用电网级
公用电网级的治理是减少暂降频次,降低暂降严重水平。包括对暂降幅值、持续时间等特征的补偿、控制等。此外,考虑到暂降源的分布和暂降传播规律,通过电网规划和优化运行,电网改造和保护优化等措施,可有效降低敏感用户经受的暂降风险。公用电网级措施可总结如下:

值得注意的是,公用电网级措施,在现有技术条件下尚不可能解决用户需要的所有问题,且存在投资巨大的问题,因此,在电网侧采取措施,需进行技术经济评估,并研究成本回收问题。
(2)用户工厂级
工厂内部电网措施主要是指在供电馈线或内部电网内安装定制电力设备,使敏感设备遭受的暂降控制在可接受范围内。涉及所采用定制电力技术的补偿能力、成本和工程可行性等问题。工厂级常用技术有动态电压恢复器(DVR)、不间断电源(UPS),以及近年兴起的直流配电技术等。实际中,可根据设备敏感性及其在工厂中的重要程度,对厂内设备按分级治理策略配置不同的定制电力设备,在降低暂降损失的同时,降低安装和维护成本。考虑到工厂内的敏感设备主要是控制元件,这部分元件的用电负荷相对较小,因此,可能情况下,可将控制回路电源与主功能部分电源分开,仅对控制回路进行补偿,可降低成本。
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电压暂降科普之二:根本原因
用户工厂级措施是最常见解决方案,但定制电力设备的优化配置和技术经济性评估,仍是值得研究的课题。
(3)敏感设备级
提升设备暂降免疫力是主要设备级措施,包括:
1)在配置、改造和采购设备时,对设备暂降耐受力提出明确要求,索取试验报告,保证设备符合标准(如SEMIF47)或供货合同规定的要求。因设备暂降免疫力不合格造成的用户损失,可向设备制造商追责。部分敏感设备,如:交流接触器、变频器等的暂降免疫力正随着技术进步不断得到提升。因此,在设备选型时,应关注暂降免疫力指标。
2)部分带失压脱扣保护的设备,应对保护装置所带电动机功率和运行特性进行分析,合理确定保护定值、取消或改进脱扣保护等,均是可行措施。
3)充分利用设备自身参数功能。如:变频器断电后的自起动功能、捕捉再起动功能、故障后自动再起动功能、故障重合闸功能等,根据变频器驱动的工艺设备的惯性选择参数设置,可避免暂降时变频器故障中断。
4)避免电源与设备电压不匹配(如:不用208电源为230V设备供电),尽可能采用较宽交流电压输入(如:85、264V输入范围)的直流开关电源。
敏感设备级措施一般比工厂电网级和公用电网级措施的成本低,尤其当敏感设备单机用电容量较小时,在设备级采取措施性价比高。但设备免疫力提升只能针对部分设备,受安装位置、空间等实际环境、条件等限制,对于含多敏感设备的高科技企业、半导体制造企业等,设备级措施的效果并不明显。通常设备级措施作为辅助,与公用电网级、工厂电网级措施进行优化配合,是合理解决电压暂降问题的有效方法。
2.暂降风险
总体上,暂降对用户造成的影响具有发生频次少,难预测,单次损失大的特点,用风险法进行分析具有合理性,并可在暂降风险分析的基础上采取合理的风险规避策略,提出风险规避的有效方法。
风险规避可分为4类:
1)风险完全规避:通过放弃或拒绝活动来回避风险源。其特点是,潜在的或不确定的损失能避免,但获得利益的机会也因此丧失。
2)风险损失控制:通过降低损失发生概率来降低损失。
3)风险转移:将自身可能发生的潜在损失,按一定方式转移给第三方,有效分摊风险。
4)风险自留:采取有计划的风险自留,也是一种风险规避方法。
3.暂降保险与相关方
保险是有效规避风险的方法之一。采取保险方式规避风险时,投保人按合同约定向保险人支付保险费,保险人对合同约定的可能发生的事故造成的财产损失承担赔偿保险金责任,这样,投保人在放弃自己拥有资金(保费)的前提下,把可能经受的风险转移给了保险公司。
保险方式已被用于火灾、地震、洪水、卫星发射等风险规避。电压暂降给用户造成的风险,与自然灾害有类似之处,均发生概率小,后果严重,因此作者所在团队提出了基于保险的暂降风险规避机制,并对保险、再保险方案开展了研究,为暂降问题的解决提供一种新的思路。
实施保险方式,必须考虑利益相关方。用户、电力部门和地方政府是暂降风险利益相关方,其中,电力部门和用户之间存在供用电直接关系,但这种直接关系仅受售电合同和现行法律约束,在法律和合同中未做出规定的事项,供用电双方均无责任承担义务。地方政府是间接相关方。政府收税,暂降导致用户损失,必然影响税收,但政府部门对用户无直接利益诉求;有的地方政府,为了地方经济发展,对高附加值、高科技企业和产业渴望度高,为了招商引资和地方经济发展,地方政府会更关心和重视暂降损失问题,但仍政府仍是间接方。
由于现有法律和通用售电合同中对暂降风险通常均无明确规定,虽电力企业和用户是暂降风险的直接相关方,但电力企业在法律意义上无需承担风险责任,这为用户暂降风险规避带来了巨大困难。为此,如果能引入第三方保险机构,使暂降风险事件的相关方扩展到用户、保险机构、电力部门和地方政府,其中,用户和保险机构成为暂降风险的直接方,可为暂降风险规避寻找到解决方案.但是,保险是否可行还取决于被保险风险事件是否满足可保性条件,即:大数定理、纯粹性、偶然性和意外性。显然,纯粹性、偶然性和意外性条件容易满足,但因高端用户数量相对于总用户量比例小,不满足大数定理,可保性条件不完全满足。因此,通过地方政府、电力部门或其他机构参与保险和再保险,提高暂降风险的可保性,是进行暂降保险的可能途径。
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4.保险与再保险机制
调查表明,频次最多、损失最严重的用户损失事件,主要原因是用户设备不满足SEMIF47标准,这些损失理应由用户或设备制造商承担,因此,这部分风险应作为用户自留风险。电力部门为了可靠供电,已采取技术措施,但不可能满足所有用户的全部要求。地方政府通过税收等可获得间接利益,并对社会治安\地方经济发展等承担监管责任,应对社会治安、盗窃行为、市政施工或其他原因导致的损失承担监管责任。基于此,电压暂降风险规避可采用双边参与的保险机制或多边参与的再保险机制:
(1)双边参与的保险机制
仅有用户和保险机构参与的保险机制。在这种机制下,地方政府、电力部门承担各自主观原因导致的用户损失,用户承担自留风险对应的损失,其余不可控风险对应的损失由用户和保险机构通过保险方式规避。其不足在于,投保人(高端用户)群体小,保险机构风险大,无现实意义。
(2)多方参与的再保险机制
在用户和保险机构参与的基础上,将电力部门、地方政府参,甚至其他机构加入暂降风险规避,是解决暂降风险的必然要求。通过再保险分摊保险机构的高风险,形成多方参与的保险机制。用户与保险机构之间开展保险业务,保险机构与电力部门、地方政府通过再保险分摊保险机构的风险,这样可降低大数定理不满足给保险机构造成的风险,提高方案的可行性。保险设计中,起赔点、保费和赔付额确定是关键,与投保人损失规避效用函数有关。
暂降风险保险规避机制是四川大学电能质量与优质供电团队提出的一种方式,为暂降风险规避提供了新思路,但从思想提出到应用,还需做更多、更深入的研究。
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电压暂降科普之二:根本原因

原标题:电压暂降科普(10)——暂降治理与风险规避