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      低電壓問題成因分析及措施制定系統(tǒng)的設(shè)計

      2023-01-10 06:26:46王小虎戴喬旭
      機(jī)電工程技術(shù) 2022年12期
      關(guān)鍵詞:端電壓低電壓臺區(qū)

      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。

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