低電壓問題成因分析及措施制定系統(tǒng)的設(shè)計

王小虎，戴喬旭

（廣東電網(wǎng)公司湛江供電局，廣東湛江 524000）

0 引言

隨著人民群眾生活水平不斷提升，各類生活生產(chǎn)用電設(shè)備進(jìn)入日常生活。尤其在天氣炎熱季節(jié)，空調(diào)制冷設(shè)備的普遍使用，居民用電負(fù)荷呈現(xiàn)驟增的態(tài)勢。負(fù)荷增重、線路殘舊、配電設(shè)備及線路重過載等問題，綜合導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)季節(jié)性低電壓問題。

近幾年，縣區(qū)供電局面臨著大量的臺區(qū)用戶電壓偏低問題，供電企業(yè)為有效解決低電壓問題，提升用戶用電質(zhì)量，不斷運(yùn)用各種項(xiàng)目或運(yùn)維手段予以解決。但由于低電壓臺區(qū)數(shù)量偏多，分析人員數(shù)量有限及人員未能全程跟蹤問題的解決進(jìn)度，導(dǎo)致低電壓問題分析不夠精準(zhǔn)、解決措施未能真正奏效，造成投資浪費(fèi)，問題未得到精準(zhǔn)解決等問題［1-2］。

從配電層級結(jié)構(gòu)方面劃分，臺區(qū)低電壓的原因主要可以歸結(jié)為10 kV中壓線路電壓低、低壓臺區(qū)內(nèi)部問題、臺區(qū)配變問題。當(dāng)前，供電人員主要通過人工查詢各類監(jiān)測系統(tǒng)，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)后，分別逐一進(jìn)行分析低電壓問題的成因，針對問題成因制定措施［3-4］。

因低電壓臺區(qū)數(shù)量較多，造成問題的成因比較復(fù)雜，工作人員需要查詢的監(jiān)測系統(tǒng)較多，所以造成低電壓臺區(qū)分析不夠精準(zhǔn)、分析效率較低，使得問題得不到有效的措施進(jìn)行解決［5-6］。針對這些問題，本文提出低電壓問題成因的分析方法，并針對具體的成因制定具體的解決措施，并為各類監(jiān)測系統(tǒng)提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供有效的方法與指引，從而為分析臺區(qū)低電壓原因及制定有效措施提供有效的算法。

1 低電壓問題成因分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

臺區(qū)低電壓問題的成因涉及各個方面，本文根據(jù)低電壓問題成因分析所需要的參數(shù)，提出成因自助分析所涉及的主要監(jiān)測系統(tǒng)。包括電網(wǎng)企業(yè)能量管理系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)、配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)等，通過在各個系統(tǒng)獲取所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)入分析系統(tǒng)進(jìn)行低電壓問題成因分析及制定措施，并根據(jù)供電人員的需求輸出分析報告及建議措施。

其中能量管理系統(tǒng)用于為低電壓臺區(qū)問題分析提供低電壓臺區(qū)所在10 kV中壓線路的變電站10 kV母線電壓、提供低電壓臺區(qū)所在10 kV中壓線路的有功功率、無功功率等［7］。

配電自動化系統(tǒng)用于為低電壓臺區(qū)問題分析提供低電壓臺區(qū)所在10 kV中壓線路及其聯(lián)絡(luò)線路的聯(lián)絡(luò)開關(guān)分合閘狀態(tài)，用于分析特定時間段聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)，進(jìn)而對線路是否存在轉(zhuǎn)供電的情況進(jìn)行判斷與分析，以及提供中壓線路的分段開關(guān)電壓信息等［8-9］。

計量自動化系統(tǒng)用于為低電壓臺區(qū)問題分析提供低電壓臺區(qū)的臺區(qū)首端電壓在低電壓發(fā)生當(dāng)天的三相電壓數(shù)值；提供低電壓臺區(qū)的臺區(qū)配變在低電壓發(fā)生當(dāng)天的配變負(fù)載率數(shù)值；提供低電壓臺區(qū)的低電壓用戶智能電表檢測到的電壓及其相關(guān)信息［5-6］。

配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)用于為低電壓臺區(qū)問題分析提供低電壓臺區(qū)所在10 kV中壓線路導(dǎo)線參數(shù)、線路長度等信息；提供低電壓臺區(qū)的用戶供電半徑等信息；提供低電壓臺區(qū)或低電壓臺區(qū)所在10 kV中壓線路的項(xiàng)目等信息。

以上各類監(jiān)測系統(tǒng)與臺區(qū)低電壓問題成因自助分析系統(tǒng)之間的聯(lián)系如圖1所示。各類監(jiān)測系統(tǒng)與臺區(qū)低電壓問題成因自助分析平臺構(gòu)建起數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、成因分析輸出的整體設(shè)計框架［10-11］。

圖1 臺區(qū)低電壓問題成因自助分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

2 自助分析系統(tǒng)邏輯判斷設(shè)計

因臺區(qū)低電壓問題涉及因素較多，包括中壓線路問題、低壓臺區(qū)內(nèi)部問題，以及配變問題。為詳細(xì)按照邏輯關(guān)系分析各類問題，本文按照分析思維流程的方式，按照11個步驟，分別對中壓線路問題、臺區(qū)內(nèi)部問題及配變問題展開分析。

步驟1：分析系統(tǒng)通過計量自動化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到臺區(qū)低電壓問題，其判斷依據(jù)是監(jiān)測到該臺區(qū)有4戶及以上的用戶電壓低于180 V，且持續(xù)時間累計超過10 h，此時自動確認(rèn)為低電壓臺區(qū)問題。

2.1 中壓線路問題低電壓因素

確認(rèn)實(shí)屬低電壓臺區(qū)后，即開始進(jìn)入成因自助分析步驟。

步驟2：分析系統(tǒng)通過在計量自動化系統(tǒng)中調(diào)用確認(rèn)為低電壓問題臺區(qū)的首端電壓情況，并進(jìn)行分析其首端電壓是否偏低，低于215 V為是，執(zhí)行步驟3，高于或等于215 V為否，執(zhí)行步驟10、11。

步驟3：分析系統(tǒng)通過分析首端電壓為是偏低后，開始調(diào)用配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中該問題臺區(qū)相鄰臺區(qū)的信息，并繼續(xù)在計量自動化系統(tǒng)中調(diào)用相鄰臺區(qū)的首端電壓情況，進(jìn)行判斷，是否首端電壓偏低。若相鄰臺區(qū)的首端電壓偏低，則進(jìn)入步驟4～7；相鄰臺區(qū)首端電壓不偏低則進(jìn)入步驟8～9。

步驟4：分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中低電壓問題臺區(qū)所在線路的當(dāng)天負(fù)載電流情況，并結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中線路限流值數(shù)據(jù)，判斷該線路是否存在重過載，若為重過載，則認(rèn)為低電壓問題的成因?yàn)榫€路負(fù)載偏高導(dǎo)致，若線路不重過載，則為其他原因。

步驟5：分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中低電壓問題臺區(qū)所在線路的當(dāng)天有功功率、無功功率情況，并按照功率因數(shù)公式進(jìn)行計算，判斷該線路是否存在無功功率過大，功率因數(shù)小于0.92，則認(rèn)為低電壓問題的成因?yàn)闊o功功率偏高，若功率因數(shù)大于或等于0.92，則為其他問題。

步驟6：分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中低電壓問題臺區(qū)所在線路的當(dāng)天有功功率、無功功率情況，及配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中的線路參數(shù)，并按照壓降公式進(jìn)行計算，判斷該線路是否存在供電半徑偏長，若壓降超過500 V，則為供電半徑偏長，否則為其他問題。

步驟7：分析系統(tǒng)通過調(diào)用配電自動化系統(tǒng)中低電壓問題臺區(qū)所在線路的當(dāng)天環(huán)網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)情況，若聯(lián)絡(luò)開關(guān)為合閘位置（開關(guān)電流非0），則為轉(zhuǎn)供電所引起；否則為其他問題。

2.2 配變問題低電壓因素

步驟8：分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的低電壓問題臺區(qū)的首端三相電壓；判斷三相電壓每個時刻的電壓差，若連續(xù)20個或以上的測量點(diǎn)電壓差均超過5 V，則為三相不平衡引起，否則為其他問題

步驟9：分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的低電壓問題臺區(qū)的配變負(fù)載率及臺區(qū)首端電壓；判斷負(fù)載率是否超過80%，及臺區(qū)首端電壓一天內(nèi)最高值及最低值，若超過則為負(fù)載率偏高所引起，若首端最高值低于230 V，最小值低于215 V，為擋位偏低問題，否則為其他問題。

2.3 臺區(qū)內(nèi)部問題

排除中壓線路問題及配變問題后，則初步認(rèn)為屬臺區(qū)內(nèi)部問題所引起的低電壓。

步驟10：分析系統(tǒng)通過調(diào)用配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)低壓臺區(qū)中的低電壓臺區(qū)供電半徑，并進(jìn)行判斷，若超過550 m則為供電半徑偏長所引起，否則為其他問題。

步驟11：分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的低電壓用戶相序，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，分別計算低電壓用戶中A相、B相、C相用戶的個數(shù)，若某一相占比超過50%，則認(rèn)為單相線帶過多負(fù)荷所引起，否則為其他問題。

3 低電壓問題解決措施制定

根據(jù)上文對低電壓問題的成因邏輯判斷及分析，系統(tǒng)即可最終判斷問題成因并制定如下措施。

在中壓線路問題方面，中壓線路負(fù)載率偏高采用新出線路分割負(fù)荷，降低線路負(fù)載率，減少線路壓降；無功功率需求偏大或功率因數(shù)偏低的情況，建議在中壓線路消耗無功功率偏多的負(fù)荷位置安裝并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)無功功率就地補(bǔ)償，避免無功功率在線路長距離流動；中壓線路供電半徑偏長的情況，建議采用中壓調(diào)壓器或可控串補(bǔ)裝置，實(shí)現(xiàn)線路末端電壓得以提升；轉(zhuǎn)供電運(yùn)行方式所導(dǎo)致的低電壓問題采用合理優(yōu)化線路運(yùn)行方式，避免長期轉(zhuǎn)供電運(yùn)行。對于存在其他問題的線路，需結(jié)合年度規(guī)劃工作，規(guī)劃配電網(wǎng)網(wǎng)架完善類項(xiàng)目，提升線路有效轉(zhuǎn)供電能力。

低壓臺區(qū)內(nèi)部問題方面，對于臺區(qū)供電半徑偏長則應(yīng)遵循“多布點(diǎn)、小容量”新建臺區(qū)等方式縮短供電半徑；單相線帶過多負(fù)荷的情況，應(yīng)采用單相線改成三相四線進(jìn)行供電；臺區(qū)三相不平衡問題需對三相負(fù)荷電流進(jìn)行分析，三相電流隨時間規(guī)律性變化的情況，應(yīng)采用運(yùn)維手段調(diào)整三相負(fù)荷電流，使其達(dá)到平衡的效果［12-13］。

配變問題方面，配變重過載或故障問題，應(yīng)采用新建或換大配變；擋位偏低問題采用停電調(diào)整變壓器擋位措施等。其他問題則需要相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場核實(shí)。

同時，隨著國家“碳中和、碳達(dá)峰”新能源戰(zhàn)略的實(shí)施，整縣光伏試點(diǎn)工作不斷在農(nóng)村地區(qū)實(shí)施［14］，供電單位需結(jié)合低壓臺區(qū)的低電壓、重過載問題有引導(dǎo)性地布點(diǎn)屋頂光伏發(fā)電設(shè)施及配套安裝分布式儲能裝置，綜合提升農(nóng)村配電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

4 測試驗(yàn)證與結(jié)果分析

低電壓成因分析及措施制定系統(tǒng)運(yùn)行后，以列表的形式統(tǒng)計出各相關(guān)單位的低電壓問題臺區(qū)分析結(jié)果。具體臺區(qū)的問題成因可采用表格導(dǎo)出的方式用以獲取，如圖2所示，以**臺區(qū)＃2公變?yōu)槔?，可以?dǎo)出該臺區(qū)中壓線路因素、配變因素、臺區(qū)內(nèi)部因素等3方面的具體表征，系統(tǒng)根據(jù)表征內(nèi)容，給出問題的成因分析，并制定相應(yīng)措施，用于指導(dǎo)工作人員進(jìn)行解決處理。

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行分析導(dǎo)出結(jié)果

經(jīng)系統(tǒng)分析**臺區(qū)＃2公變?yōu)橹袎壕€路無功功率傳輸偏大因素導(dǎo)致臺區(qū)低電壓問題，建議在線路合適位置加裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，減少線路因大量傳輸無功功率所導(dǎo)致的線路電壓降問題。

系統(tǒng)上線運(yùn)行效果良好，能有效分析出中壓線路因素、配變因素、臺區(qū)內(nèi)部因素的具體問題，得出臺區(qū)低電壓問題的精準(zhǔn)成因，從而有效指導(dǎo)工作人員做出合理的解決措施。

5 結(jié)束語

通過設(shè)計臺區(qū)低電壓自助分析平臺，利用現(xiàn)有企業(yè)級各類監(jiān)測系統(tǒng)獲取相關(guān)信息及參數(shù)，根據(jù)低電壓問題成因中的中壓線路、配變問題、臺區(qū)內(nèi)部問題等3個層面多個因素構(gòu)建起低電壓問題成因的邏輯判斷流程。依照邏輯判斷流程，對臺區(qū)低電壓自助分析平臺設(shè)計提供了有效的算法支撐，并針對各類問題成因，制定了行之有效的解決措施。系統(tǒng)上線運(yùn)行效果良好，能精準(zhǔn)分析判斷臺區(qū)低電壓問題成因及制定有效解決措施。為工作人員精準(zhǔn)快速分析低電壓問題、制定有效解決措施、提高電壓質(zhì)量等提供了高效支撐性輔助工具。