Научная дисциплина, объединяющая количественные методы оценки качества продукции, используемая для выработки решений, принимаемых при управлении качеством продукции и техническом регулировании, называется квалиметрией. Слово «квалиметрия» происходит от латинского qwolis — какой, какого качества и древнегреческого цетресо — мерить, измерять.
Учитывая специфику электрической энергии как вида продукции (товара), возможно использование методов прикладной квалиметрии для количественной оценки качества электроэнергии.
Для количественной оценки качества продукции используется относительная характеристика, основанная на сравнении совокупности показателей качества оцениваемой продукции с соответствующей совокупностью базовых показателей, называемая уровнем качества продукции (ГОСТ 15467—79).
Для оценки уровня качества электроэнергии можно использовать методы оценки уровня качества других видов продукции: дифференциальный, комплексный и смешанный.
Дифференциальный метод оценки уровня качества
Дифференциальный метод оценки уровня качества состоит в сравнении единичных показателей качества оцениваемой продукции (изделия) с соответствующими базовыми единичными показателями качества. При этом для каждого показателя рассчитываются относительные показатели качества:
Формула (8) используется, когда увеличение абсолютного значения показателя качества соответствует улучшению качества продукции (например, производительность, чувствительность, точность, срок службы, коэффициент полезного действия и др.).
Формула (9) используется тогда, когда улучшению качества продукции соответствует уменьшение абсолютного значения показателя качества (например, масса, расход топлива, потребляемая мощность, содержание вредных примесей, трудоемкость обслуживания и др.).
Если у оцениваемой продукции все значения Аt > 1, то ее уровень качества выше или равен базовому; если все Kj < 1, то ниже.
Возможны случаи, когда часть значений Kt> 1, часть Аt< 1. При этом необходимо все показатели разделить на две группы. В первую группу должны войти показатели, отражающие наиболее существенные свойства продукции, во вторую — второстепенные показатели.
Если относительные показатели первой группы и большая часть относительных показателей второй группы больше или равны единице, то уровень качества оцениваемой продукции не ниже базового.
Если для первой группы часть значений А, < 1, то необходимо провести комплексную оценку уровня качества.
Ограничение для применения дифференциального метода оценки уровня качества состоит в трудности принятия решения по значениям многих единичных показателей качества.
Комплексный метод оценки уровня качества
Комплексный метод оценки уровня качества предусматривает использование комплексного (обобщенного) показателя качества.
При этом методе уровень качества определяется отношением обобщенного показателя качества оцениваемой продукции
Вся сложность комплексной оценки заключается в объективном нахождении обобщенного показателя.
Существуют различные варианты метода:
- когда можно выделить главный показатель, характеризующий основное назначение изделия или продукта, и установить функциональную зависимость этого главного показателя от остальных единичных показателей. Вид зависимости можно определить любым из возможных методов, в том числе и экспертным.
- Главным показателем может быть, например, производительность машин, ресурс, удельная себестоимость и др. В качестве обобщенного может использоваться интегральный показатель качества, показывающий полезный эффект от эксплуатации или потребления продукции, приходящегося на каждый рубль суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию или потребление;
- в тех случаях, когда невозможно построить функциональную зависимость исходя из основного назначения продукции, обобщенный показатель вычисляется как средневзвешенное значение.
Дифференциальный и комплексный методы оценки уровня качества продукции не всегда решают поставленные задачи. При оценке сложной продукции, имеющей широкую номенклатуру показателей качества, с помощью дифференциального метода практически невозможно сделать обобщающий вывод, а использование только одного комплексного метода не позволяет объективно учесть все значимые свойства оцениваемой продукции.
В этих случаях оценку уровня качества производят смешанным методом, использующим единичные и комплексные показатели качества. При этом методе единичные показатели качества объединяются в группы (например, показатели назначения, эргономические, эстетические) и для каждой группы определяют комплексный показатель. При этом отдельные, наиболее важные показатели не объединяют в группы, а используют как единичные. С помощью полученной совокупности комплексных и единичных показателей оценивают уровень качества продукции дифференциальным методом.
Ограничения применения дифференциального метода оценки, связанные с трудностями принятия решения по значениям многих единичных показателей качества, для опенки качества электроэнергии не существенны.
Для оценки показателей качества электроэнергии в роли базовых показателей можно использовать нормы ГОСТ 13109—97.
Часть показателей качества электроэнергии характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования электросетевой организации и потребителей электроэнергии и дает количественную оценку по качеству электроэнергии особенностям технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. К этим показателям качества электроэнергии относятся: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент лй гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменения напряжения. Применение формулы (8) для оценки данной части показателей качества электроэнергии вполне обосновано.
Оценка показателей качества электроэнергии данной группы, относящихся к напряжению, производится по действующим его значениям, после усреднения оцениваемой последовательности и гармоники по результатам разложения в ряд Фурье. Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельно допустимые значения показателей качества электроэнергии или нормы.
Другая часть показателей качества электроэнергии характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и в послеаварийных режимах. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для этих показателей качества электроэнергии стандарт не устанавливает допустимых численных значений.
Для количественной оценки этих показателей качества электроэнергии должны измеряться амплитуда, длительность, частота их появления и другие характеристики, установленные, но не нормируемые стандартом. Статистическая обработка этих данных позволяет рассчитать обобщенные показатели, характеризующие конкретную электрическую сеть с точки зрения вероятности появления кратковременных помех.
Для оценки соответствия показателей качества электроэнергии указанным нормам (за исключением длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения) стандартом устанавливается минимальный расчетный период, равный 24 ч. В связи со случайным характером изменения электрических нагрузок требование соблюдения норм качества электроэнергии в течение всего этого времени практически сложно, поэтому в стандарте устанавливается вероятность превышения нормально допустимых значений качества электроэнергии, опираясь на регистрационный и социологический методы определения показателей качества электроэнергии.
Измеренные показатели качества электроэнергии не должны выходить за нормально допустимые значения с вероятностью 0,95 за установленный стандартом расчетный период времени (это означает, что можно не считаться с отдельными превышениями нормируемых значений, если ожидаемая общая их продолжительность составляет менее 5 % за установленный период времени).
Другими словами, качество электроэнергии по измеренному показателю соответствует требованиям стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % установленного периода времени 24 ч, т. е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения — 0 % этого периода времени. Рекомендуемая общая продолжительность измерений показателей качества электроэнергии должна выбираться с учетом обязательного включения рабочих и выходных дней и составляет 7 сут. Для оценки данной части показателей качества электроэнергии можно применить формулу (9). Используя формулы (8) и (9) проводится оценка уровня качества электрической энергии.
Таким образом, оценку уровня качества электроэнергии можно проводить так же, как для любого другого вида продукции (товара).
